TW201419751A

TW201419751A - 可變輸出放大器

Info

Publication number: TW201419751A
Application number: TW102104152A
Authority: TW
Inventors: Kenichi Horiguchi; Katsuya Kato; Masakazu Hirobe; Naoko Nitta; Kazutomi Mori
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2012-11-15
Filing date: 2013-02-04
Publication date: 2014-05-16
Also published as: WO2014076797A1

Abstract

依據可變輸出放大器的輸出電力大小，控制放大高頻信號的第1電晶體的並聯合成數的同時，由於為了控制可變整合電路的阻抗而構成，依據輸出電力的大小，專用的放大器與各自分開使用的習知法相較，可以力求可變輸出放大器的小型化。

Description

可變輸出放大器

本發明係關於適用於行動電話系統等的可變輸出放大器。

第1圖係顯示習知的放大器之構成圖。

圖中，1、2係RF輸入端子，3、4係放大器，5、6係RF輸出端子，7、8係電晶體，9~12係整合電路。

習知的放大器中，W-CDMA、GSM(註冊商標/以下，省略記載)等的通訊模式，或是每個頻帶準備專用的放大器，進行RF信號的放大。

從RF輸入端子1輸入的RF信號A，由放大器3放大，從RF輸出端子5輸出。

又，從RF輸入端子2輸入的RF信號B，由放大器4放大，從RF輸出端子6輸出。

[先行技術文件]

[非專利文件1]SKYWORKS社製品目錄，製品編號SKY77601

現代的行動電話系統，例如，W-CDMA、GSM中，來自終端的傳送電力、終端的增益不同。

又，構成放大器的元件中由於有頻率特性，頻率改變時，放大器的飽和輸出、增益改變起來。

因此，習知的放大器中，傳送電力、通訊模式或每個頻率專用的放大器是必需的，有放大器的模組尺寸大型化的課題。

由於此發明係用以解決上述的問題而形成，以得到小型化的可變輸出放大器為目的。

根據本發明的可變輸出放大器，包括複數的第1電晶體，並聯連接；可變整合電路，連接至複數的第1電晶體的後段，可變化阻抗；以及控制電路，依據上述可變輸出放大器的輸出電力大小，控制放大高頻信號的第1電晶體的並聯合成數的同時，控制可變整合電路的阻抗。

根據此發明，依據可變輸出放大器的輸出電力大小，控制放大高頻信號的第1電晶體的並聯合成數的同時，藉由控制可變整合電路的阻抗，可以得到放大後不同的輸出電力。

因此，依據輸出電力大小，專用的放大器與各自分開使用的習知法相較，具有可以力求可變輸出放大器的小型化之效果。

1、2‧‧‧RF輸入端子

3、4‧‧‧放大器

5、6‧‧‧RF輸出端子

7、8‧‧‧電晶體

9~12‧‧‧整合電路

21‧‧‧RF輸入端子

22‧‧‧整合電路

23、24‧‧‧源極接地電晶體(第2電晶體)

25、26‧‧‧閘極接地電晶體(第1電晶體)

27‧‧‧輸出合成點

28‧‧‧附開關整合電路(可變整合電路)

29‧‧‧RF輸出端子

30‧‧‧偏壓控制電路(控制電路)

31-34‧‧‧直流阻止電容器

41‧‧‧附開關整合電路

42‧‧‧附開關整合電路(可變整合電路)

43、44‧‧‧開關

45、46‧‧‧整合電路

47、48‧‧‧電晶體(第三電晶體)

49‧‧‧偏壓控制電路(控制電路)

ZL‧‧‧負載阻抗

[第1圖]係顯示習知的放大器之構成圖； [第2圖]係顯示根據此發明第一實施例的可變輸出放大器之構成圖；以及[第3圖]係顯示根據此發明第二實施例的可變輸出放大器之構成圖。

為了更詳細說明此發明，關於用以實施此發明的形態，依照附加的圖面說明。

[第一實施例]

第2圖係顯示根據此發明第一實施例的可變輸出放大器之構成圖。

圖中，與習知相同之物附與相同的符號來說明。

圖中，21係RF輸入端子，22係整合電路，23、24係源極接地電晶體(第2電晶體)，25、26係閘極接地電晶體(第1電晶體)，27係輸出合成點，28係附開關整合電路(可變整合電路)，29係RF輸出端子，30係偏壓控制電路(控制電路)。

又，31~34係直流阻止電容器。

源極接地電晶體23、24及閘極接地電晶體25、26由FET(場效電晶體)構成。

在閘極接地電晶體25、26的前段設置的源極接地電晶體23、24，具有驅動放大用的功能，源極接地電晶體23、24及閘極接地電晶體25、26由共源共柵放大器構成。

此第一實施例中，從RF輸入端子21輸入的RF信號(高頻信號)，利用源極接地電晶體23、24兩方放大。

之後，依據傳送電力(可變輸出放大器的輸出電力)，利用閘極接地電晶體25、26兩方或一方放大。

此時，附開關整合電路28，取得可變輸出放大器的輸出阻抗整合，而依據傳送電力，控制阻抗。

源極接地電晶體23、24，根據來自偏壓控制電路30的閘極控制電壓(第2偏壓控制電壓)，控制流入汲極的電流。

閘極接地電晶體25、26，根據來自偏壓控制電路30的閘極控制電壓(第1偏壓控制電壓)，控制放大RF信號的並聯合成數。

附開關整合電路28，根據來自偏壓控制電路30的開關控制信號，轉換開關，控制阻抗。

此第一實施例中，傳送電力小時，利用閘極接地電晶體25、26中任一方，放大RF信號，並控制附開關整合電路28，使從輸出合成點27所見後段的附開關整合電路28之負載阻抗ZL變高。

又，控制使流入源極接地電晶體23、24的汲極的電流變小。

另一方面，傳送電力大時，利用閘極接地電晶體25、26兩方，放大RF信號，並控制附開關整合電路28，使從輸出合成點27所見後段的附開關整合電路28之負載阻抗ZL變低。

又，控制使流入源極接地電晶體23、24的汲極的電流變大。

如上述，根據第一實施例，依據傳送電力大小，藉由控制閘極接地電晶體25、26的並聯合成數及附開關整合電路28的負載阻抗，可以得到放大後不同的輸出。

因此，依據傳送電力大小，專用的放大器與各自分開使用的習知法相較，可以力求可變輸出放大器的小型化。

又，根據此第一實施例，傳送電力小時，由於控制附開關整合電路28，使從輸出合成點27所見後段的附開關整合電路28之負載阻抗ZL變高，因此抑制電流流入動作中的電晶體，抑制可變輸出放大器的飽和電力，可以提高低輸出時的效率。

又，由於減少控制閘極接地電晶體25、26的並聯合成數，從輸出合成點27所見閘極接地電晶體25、26的阻抗變高。

因此，抑制與附開關整合電路28提高的負載阻抗ZL之間不整合產生的反射損失，可以增加增益。

另一方面，傳送電力大時，由於控制附開關整合電路28，使從輸出合成點27所見後段的附開關整合電路28之負載阻抗ZL變低，因此可以增大可變輸出放大器的飽和電力。

又，由於增加控制閘極接地電晶體25、26的並聯合成數，從輸出合成點27所見閘極接地電晶體25、26的阻抗變低。

因此，抑制與附開關整合電路28降低的負載阻抗ZL之間不整合產生的反射損失，可以增加增益。

又，上述第一實施例中，依據傳送電力大小，控制閘極接地電晶體25、26的並聯合成數及附開關整合電路28 的負載阻抗。

另外，要求不同輸出、增益的複數通訊模式，例如，以轉換W-CDMA、GSM等為目的，控制閘極接地電晶體25、26的並聯合成數及附開關整合電路28的負載阻抗也可以。

又，配合傳送頻率(可變輸出放大器的輸出頻率)的變化，控制閘極接地電晶體25、26的並聯合成數及附開關整合電路28的負載阻抗也可以。

又，取代閘極接地電晶體25、26，使用源極接地電晶體也可以。

又，上述第一實施例中，依據傳送電力的大小，源極接地電晶體23、24，根據來自偏壓控制電路30的閘極控制電壓，控制流入汲極的電流。

另外，依據傳送電力的大小，源極接地電晶體23、24，根據來自偏壓控制電路30的閘極控制電壓，控制放大RF信號的並聯合成數也可以。

又，上述第一實施例中，源極接地電晶體23、24兩並聯，且閘極接地電晶體25、26兩並聯連接。

另外，源極接地電晶體三並聯以上，且閘極接地電晶體三並聯以上連接也可以。

此時，依據三並聯以上的閘極接地電晶體，附開關整合電路28的負載阻抗轉換數只要3段以上即可。

[第二實施例]

第3圖係顯示根據此發明第二實施例的可變輸出放大器之構成圖。

圖中，與習知技術或第一實施例相同之物附與相同的符號來說明。

圖中，41係附開關整合電路，42係附開關整合電路(可變整合電路)，43、44係開關，45、46係整合電路，47、48係電晶體(第3電晶體)，49係偏壓控制電路(控制電路)。

又，設定整合電路45的阻抗比整合電路46高。

又，設定電晶體47的閘極寬度尺寸比電晶體48小。

又，源極接地電晶體23、24及閘極接地電晶體25、26由Si(矽)元件構成，電晶體47、48由GaAs(砷化鎵)元件構成。

此第二實施例中，放大第1通訊模式的RF信號時，由RF輸入端子1輸入RF信號，從RF輸出端子5輸出RF信號。

又，放大第2通訊模式的RF信號時，由RF輸入端子2輸入RF信號，從RF輸出端子6輸出RF信號。

此時，偏壓控制電路49，輸出開關控制信號至附開關整合電路41及附開關整合電路42的開關43、44，控制轉換開關。

又，有關以偏壓控制電路49控制源極接地電晶體23、24及閘極接地電晶體25、26，與上述第一實施例相同。

例如，說明第1通訊模式中的傳送電力比第2通訊模式中的傳送電力小的情況。

在此情況下，為了輸入從RF輸入端子1輸入的第1通訊模式的RF信號至源極接地電晶體23、24，控制附開關整合電路41。

又，經由閘極接地電晶體25、26及輸出合成點27，為了輸入第1通訊模式的RF信號至閘極寬度尺寸小的電晶體47，控制附開關整合電路42的開關43、44。

另一方面，為了輸入從RF輸入端子2輸入的第2通訊模式的RF信號至源極接地電晶體23、24，控制附開關整合電路41。

又，經由閘極接地電晶體25、26及輸出合成點27，為了輸入第2通訊模式的RF信號至閘極寬度尺寸大的電晶體48，控制附開關整合電路42的開關43、44。

此第一實施例中，傳送電力小時，控制附開關整合電路42的開關43導通、開關44切斷，通過設定阻抗高的整合電路45，供給至閘極寬度尺寸小的電晶體47。

因此，從輸出合成點27所見後段的附開關整合電路42之負載阻抗ZL變成高阻抗，抑制可變輸出放大器的飽和電力，提高低輸出時的效率。

另一方面，傳送電力大時，控制附開關整合電路42的開關43切斷、開關44導通，通過設定阻抗低的整合電路46，供給至閘極寬度尺寸大的電晶體48。

因此，從輸出合成點27所見後段的附開關整合電路42之負載阻抗ZL變成低阻抗，增大可變輸出放大器的飽和電力。

如上述，根據此第二實施例，依據傳送電力的大小，藉由控制閘極接地電晶體25、26的並聯合成數、附開關整合電路42的負載阻抗及閘極寬度尺寸不同的電晶體45、46的連接，可以得到放大後不同的輸出。

因此，依據輸出電力的大小，專用的放大器與各自分開使用的習知法相較，可以力求可變輸出放大器的小型化。

又，得到共用前段電晶體產生的小型化效果的同時，藉由最適化對性能成為支配性的各後段電晶體47、48，可變輸出放大器全體可以得到高性能。

又，上述第二實施例中，依據傳送電力的大小控制。

另外，依據傳送頻率、通訊模式，控制閘極接地電晶體25、26的並聯合成數、附開關整合電路42的負載阻抗及閘極寬度尺寸不同的電晶體47、48的連接也可以。

又，上述第二實施例中，分別二並聯連接附開關整合電路42及閘極寬度尺寸不同的電晶體47、48。

另外，附開關整合電路42及閘極寬度尺寸不同的電晶體三並聯以上連接也可以。

又，本申請發明在其發明範圍內，可以各實施例自由組合，或是各實施例的任意構成要素變形，或是各實施例中省略任意的構成要素。

[產業上的利用可能性]

如上述，根據本發明的可變輸出放大器，由於構成係包括複數的第1電晶體，並聯連接；可變整合電路，連接至複數的第1電晶體的後段，可變化阻抗；以及控制電路，依據上述可變輸出放大器的輸出電力大小，控制放大高頻信號的第1電晶體的並聯合成數的同時，控制可變整合電路的阻抗；因此適於行動電話系統等使用。