JP5099908B2 - Doherty synthesis circuit and Doherty amplifier - Google Patents
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Description
本発明は、高周波増幅器の分野におけるドハティ増幅器の出力合成器に関するものである。 The present invention relates to an output synthesizer for a Doherty amplifier in the field of high-frequency amplifiers.
ドハティ増幅器は、当業者の間では既知の技術であり、1936年にドハティ氏によって最初に提案された。図3に、ドハティ増幅器の基本構成を示す。 Doherty amplifiers are known to those skilled in the art and were first proposed by Doherty in 1936. FIG. 3 shows a basic configuration of the Doherty amplifier.
基本となるドハティ増幅器は、入力分配器12と、A級またはAB級でバイアスされたメインアンプ8と、B級またはC級でバイアスされたピークアンプ9と、λ/4線路10と、λ/4線路9のインピーダンスを出力負荷インピーダンスへ変換するインピーダンス変換回路11とで構成される(非特許文献1参照)。
The basic Doherty amplifier includes an input distributor 12, a
図3に示すように、ドハティ増幅器はバイアス級の異なる二つ以上の高周波増幅器から構成されるため、それぞれの高周波トランジスタに対応する個別の電源供給用の電源線路が装置の小型化への障害となっていた。 As shown in FIG. 3, since the Doherty amplifier is composed of two or more high-frequency amplifiers having different bias classes, individual power supply power lines corresponding to the respective high-frequency transistors are an obstacle to downsizing the device. It was.
また、ドハティ増幅器を最適な状態で製造するには、メインアンプとピークアンプのそれぞれを最適な特性に調整する必要があり、例えばメインアンプを単体で調整するときには、ピークアンプとの高周波的な干渉を防ぐために高周波ラインを切り離し、さらには、メインアンプ単体の効率を測定するために電源回路を物理的に切り離すことが必要である。しかし、高周波ラインを切り離して調整する場合には、ドハティ合成器を接続した場合と負荷インピーダンスがずれるため、単体アンプでの調整時とドハティ増幅器としての総合調整を繰り返し行うことになる。さらには、マイクロ波増幅器における電源回路は、マイクロ波トランジスタで発生する歪み成分を抑圧するといったDC電源の供給以外に重要な役割があり、その歪みを抑圧する動作を最良に調整するには、周辺回路の条件を厳しく管理する必要がある。特に、電源回路に接続されるコンデンサの容量や、そのコンデンサの実装位置の影響は非常に大きく、物理的に電源回路を切り離して単体アンプを調整した時と、ドハティ増幅器として構成させた時では電源回路の物理的な条件が異なるので、単体アンプ調整時と比べて歪み等のRF特性は変化してしまう。 In order to manufacture the Doherty amplifier in an optimal state, it is necessary to adjust each of the main amplifier and the peak amplifier to the optimum characteristics. For example, when adjusting the main amplifier alone, high-frequency interference with the peak amplifier is required. In order to prevent this, it is necessary to disconnect the high-frequency line, and to physically disconnect the power supply circuit in order to measure the efficiency of the main amplifier alone. However, when adjusting by separating the high-frequency line, the load impedance is different from that when the Doherty synthesizer is connected, so that the adjustment with the single amplifier and the total adjustment as the Doherty amplifier are repeated. Furthermore, the power supply circuit in the microwave amplifier has an important role other than the supply of the DC power supply such as suppressing the distortion component generated in the microwave transistor. In order to optimally adjust the operation for suppressing the distortion, It is necessary to strictly control the circuit conditions. In particular, the influence of the capacity of the capacitor connected to the power supply circuit and the mounting position of the capacitor is very large. When the power amplifier is physically separated and the single amplifier is adjusted, and when it is configured as a Doherty amplifier, the power supply Since the physical conditions of the circuit are different, the RF characteristics such as distortion change as compared with the adjustment of the single amplifier.
これらの解決策の一つとしては、例えば非特許文献2にドハティ合成器のλ/4ライン部に電源回路を接続した構成が提案されている。
As one of these solutions, for example, Non-Patent
この構成によれば、メインアンプとピークアンプの電源回路を一つに集約できるため、回路の小型化が可能となる。 According to this configuration, since the power supply circuits for the main amplifier and the peak amplifier can be integrated into one, the circuit can be reduced in size.
また、例えば特許文献1(特表2006−500883号公報)には、ドハティ合成部にメインアンプとピークアンプの電源回路を一つにまとめた電源回路を備え、更に、マイクロ波トランジスタのバイアスを制御するBIAS CONTROL部とを備えた構成が示されている。 Further, for example, Patent Document 1 (Japanese Patent Publication No. 2006-500833) includes a power circuit in which a main amplifier and a peak amplifier are integrated into a Doherty synthesis unit, and further controls the bias of a microwave transistor. A configuration with a BIAS CONTROL section is shown.
この構成によれば、メインアンプとピークアンプのバイアスを制御することで、それぞれのマイクロ波トランジスタのONとOFFの状態を個別に動作設定することが可能となる。
しかしながら、非特許文献2に開示された公知技術によれば、メインアンプとピークアンプに供給する電源ラインはドハティ合成回路で共通化されているため、ドハティ増幅器の小型化は実現するが、メインアンプとピークアンプのドレイン電圧が、常にそれぞれに対して供給され続けるため、メインアンプとピークアンプをそれぞれ独立した状態で、個別の動作効率を確認しながら最適に調整することが出来ない。
However, according to the known technique disclosed in Non-Patent
また、図5に、特許文献1に開示された公知技術の代表図を示す。特許文献1に開示された公知技術によれば、ドハティ合成部100にメインアンプとピークアンプの電源回路を一つにまとめた電源回路101を備え、更に、マイクロ波トランジスタのバイアスを制御するBIAS CONTROL部102とを備えた構成が示されている。しかしながら、メインアンプとピークアンプのバイアスを制御してRFデバイスを直流動作としてOFFできたとしても、両者のアンプが接続されるRF伝送線路は物理的につながっているため、やはりメインアンプとピークアンプのRF特性を、完全に独立して最適な状態に調整することはできないといった課題がある。
FIG. 5 shows a representative diagram of the known technique disclosed in
本発明は上記従来の課題を解決するもので、メインアンプとピークアンプ電源回路が一つに集約され、かつ、それぞれのアンプを完全に独立して最適に調整することができるドハティ合成回路及びドハティ増幅器を提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION The present invention solves the above-described conventional problems. A main amplifier and a peak amplifier power supply circuit are integrated into one, and a Doherty synthesis circuit and a Doherty circuit capable of optimally adjusting each amplifier completely independently. An object is to provide an amplifier.
本発明は、二つのアンプの出力信号を90度の位相差を加えて合成するλ/4ラインと、λ/4ラインの合成部のインピーダンスを出力負荷インピーダンスへ変換するインピーダンス変換回路と、インピーダンス変換回路に接続された電源ラインと、メインアンプの伝送ラインを開放するDCスイッチAと、ピークアンプの伝送ラインを開放するDCスイッチBとを有して構成されることを特徴とする。 The present invention relates to a λ / 4 line that combines the output signals of two amplifiers by adding a phase difference of 90 degrees, an impedance conversion circuit that converts the impedance of the combined portion of the λ / 4 line into an output load impedance, and impedance conversion A power supply line connected to the circuit, a DC switch A that opens the transmission line of the main amplifier, and a DC switch B that opens the transmission line of the peak amplifier are configured.
本発明の第1の態様として、ドハティ増幅器を構成する二つの高周波アンプのうちのメインアンプから出力されるRF信号を入力するRF入力Aと、前記二つの高周波アンプのうちのピークアンプから出力されるRF信号を入力するRF入力Bと、前記二つの高周波アンプの出力信号を90度の位相差を加えて合成するλ/4ラインと、前記λ/4ラインの合成部のインピーダンスを出力負荷インピーダンスへ変換するインピーダンス変換回路と、前記インピーダンス変換回路に接続された電源ラインと、前記RF入力Aから前記λ/4ラインとの間に挿入されたコントロール電圧VcontAで動作をOPENとSHORTに切り替え可能なDCスイッチAと、前記RF入力Bから前記λ/4ラインとインピーダンス変換回路の合成部との間に挿入されたコントロール電圧VcontBで動作をOPENとSHORTに切り替え可能なDCスイッチBと、前記電源ラインに接続した歪みを抑圧する高調波制御回路と、を有して構成されるドハティ合成回路を提供する。 As a first aspect of the present invention, an RF input A for inputting an RF signal output from a main amplifier of two high frequency amplifiers constituting a Doherty amplifier, and a peak amplifier of the two high frequency amplifiers are output. The RF input B for inputting the RF signal, the λ / 4 line for synthesizing the output signals of the two high-frequency amplifiers by adding a phase difference of 90 degrees, and the impedance of the synthesizer of the λ / 4 line as the output load impedance an impedance conversion circuit for converting into a power supply line connected to said impedance conversion circuit, which can switch the operation to OPEN and SHORT at the inserted control voltage VcontA between the lambda / 4 lines from the RF input a and DC switches a, between the RF input B of the synthesis of the lambda / 4 line and the impedance conversion circuit Provided is a Doherty synthesis circuit including a DC switch B whose operation can be switched between OPEN and SHORT with an inserted control voltage VcontB, and a harmonic control circuit for suppressing distortion connected to the power supply line. .
本発明の第2の態様として、上記のドハティ合成回路に加え、入力信号を90度の位相差を加えて分離する入力分配器と、A級またはAB級にバイアスされたメインアンプと、B級またはC級にバイアスされたピークアンプと、前記DCスイッチAと前記DCスイッチBをRF入力信号のレベルに応じて切り替え制御するRFレベル検出部と、を有して構成されるドハティ増幅器を提供する。 As a second aspect of the present invention, in addition to the above-described Doherty synthesis circuit, an input distributor that separates an input signal by adding a phase difference of 90 degrees, a main amplifier biased to class A or class AB, and class B Alternatively, a Doherty amplifier configured to include a peak amplifier biased in class C and an RF level detection unit that switches and controls the DC switch A and the DC switch B according to the level of an RF input signal is provided. .
本発明の第3の態様として、入力信号を90度の位相差を加えて分離する入力分配器と、A級またはAB級にバイアスされたメインアンプと、B級またはC級にバイアスされたピークアンプと、前記メインアンプと前記ピークアンプの出力信号を90度の位相差を加えて合成するλ/4ラインと、前記λ/4ラインの合成部のインピーダンスを出力負荷インピーダンスへ変換するインピーダンス変換回路と、前記インピーダンス変換回路に接続された電源ラインと、高周波を短絡する高周波短絡回路と、前記メインアンプから出力されるRF信号を入力するRF入力Aから前記λ/4ラインとの間に挿入されたコントロール電圧VcontCで動作をSHORTと前記高周波短絡回路への接続とに切り替え可能なDCスイッチCと、前記ピークアンプから出力されるRF信号を入力するRF入力Bから前記λ/4ラインとインピーダンス変換回路の合成部との間に挿入されたコントロール電圧VcontBで動作をOPENとSHORTに切り替え可能なDCスイッチBと、前記電源ラインに接続した歪みを抑圧する高調波制御回路と、を有して構成されるドハティ増幅器を提供する。 As a third aspect of the present invention, an input distributor for separating an input signal by adding a phase difference of 90 degrees, a main amplifier biased to class A or class AB, and a peak biased to class B or class C An amplifier, a λ / 4 line for combining the output signals of the main amplifier and the peak amplifier by adding a phase difference of 90 degrees, and an impedance conversion circuit for converting the impedance of the combining unit of the λ / 4 line into an output load impedance And a power line connected to the impedance conversion circuit, a high frequency short circuit for short-circuiting a high frequency, and an RF input A for inputting an RF signal output from the main amplifier to the λ / 4 line. A DC switch C capable of switching the operation to SHORT and connection to the high-frequency short circuit with the control voltage VcontC, and the peak A DC switch B capable of switching the operation to OPEN and SHORT at the inserted control voltage VcontB between the combining portion of the lambda / 4 line and the impedance converting circuit from RF input B for inputting an RF signal output from the amplifier And a harmonic control circuit that suppresses distortion connected to the power supply line.
本発明のドハティ合成回路によれば、メインアンプとピークアンプが共に高周波増幅動作をさせる出力領域においてのみ、DCスイッチAとDCスイッチBを同時にONさせるため、両アンプのDC成分が不必要に干渉することがないという理由から、メインアンプとピークアンプの電源回路が一つに集約されて回路が小型化できる。 According to the Doherty synthesis circuit of the present invention, since the DC switch A and the DC switch B are simultaneously turned ON only in the output region where the main amplifier and the peak amplifier both perform high-frequency amplification operation, the DC components of both amplifiers interfere unnecessarily. For this reason, the power circuit of the main amplifier and the peak amplifier can be integrated into one and the circuit can be downsized.
また、本発明のドハティ合成回路は、メインアンプとピークアンプの電源回路が一つに集約されているため、単体アンプ調整時と、ドハティアンプ構成時とで電源回路は全く同じものであり、いずれのアンプの調整時でも電源回路による高周波特性への影響は不変であるという理由から、単体アンプの調整とドハティ増復器としての調整の繰り返しが不要である。 In addition, since the power circuit of the main amplifier and the peak amplifier is integrated into one in the Doherty synthesis circuit of the present invention, the power circuit is exactly the same when adjusting a single amplifier and when configuring a Doherty amplifier. The adjustment of the single amplifier and the adjustment as the Doherty amplifier are unnecessary because the influence on the high-frequency characteristics by the power supply circuit is unchanged even when the amplifier is adjusted.
さらに、本発明のドハティ合成回路は、機械的なDCスイッチを動作させることで、物理的に伝送線路が切断されるのでDC成分とともに、高周波信号も同時に切り離すことができるという理由から、メインアンプとピークアンプを完全に独立して最適に調整することができる。 Furthermore, the Doherty synthesis circuit according to the present invention operates the mechanical DC switch so that the transmission line is physically disconnected, so that the DC component and the high-frequency signal can be simultaneously disconnected. The peak amplifier can be optimally adjusted completely independently.
本実施の形態では、ドハティ増幅器において電源回路を小型化し、さらには、メインアンプとピークアンプをドハティ増幅器として構成した時にRF特性が変化することなく、それぞれ独立して、個別に最適な状態に調整するという目的を最小の部品点数で実現した。 In this embodiment, the power supply circuit is downsized in the Doherty amplifier, and furthermore, when the main amplifier and the peak amplifier are configured as the Doherty amplifier, the RF characteristics do not change and are adjusted independently and optimally. The purpose of doing so was realized with the minimum number of parts.
ドハティ増幅器は、メインアンプとピークアンプと呼ばれる2個の増幅器としてのFETを並列に接続して構成される。通常の並列増幅器は、2個のFETのゲートバイアス条件を同じにして使用するが、ドハティ増幅器では、メインアンプはAB級またはB級にバイアス設定し、ピークアンプはC級にバイアス設定する。 The Doherty amplifier is configured by connecting FETs as two amplifiers called a main amplifier and a peak amplifier in parallel. A normal parallel amplifier is used with the gate bias conditions of two FETs being the same, but in the Doherty amplifier, the main amplifier is biased to class AB or class B, and the peak amplifier is biased to class C.
入力レベルが低いとき、ピークアンプはC級にバイアス設定しているのでオフ状態で電力を消費せず、メインアンプにより入力信号が増幅される。入力レベルが一定値以上になると、メインアンプは飽和し始めるが、ピークアンプがオン状態となり、メインアンプの飽和による利得低下分を補うように動作する。このように、ドハティ増幅器は平均電力とピーク電力の比が大きな信号に対して、信号レベルが高くなったときだけピークアンプが動作するので、高効率に動作することができる。 When the input level is low, since the peak amplifier is biased to class C, it does not consume power in the off state, and the input signal is amplified by the main amplifier. When the input level exceeds a certain value, the main amplifier starts to saturate, but the peak amplifier is turned on and operates to compensate for the gain reduction due to the saturation of the main amplifier. As described above, the Doherty amplifier can operate with high efficiency because the peak amplifier operates only when the signal level is high with respect to a signal having a large average power / peak power ratio.
(実施の形態1)
図1は、本発明の実施の形態1におけるドハティ合成器を示す図である。メインアンプから出力されるRF信号を入力するRF入力A18と、ピークアンプから出力されるRF信号を入力するRF入力B19と、ドハティ増幅器を構成する二つの高周波アンプの出力信号を90度の位相差を加えて合成するλ/4ライン1と、λ/4ラインの合成部のインピーダンスを出力負荷インピーダンスへ変換するインピーダンス変換回路2と、インピーダンス変換回路に接続された電源ライン3と、コントロール電圧VcontAで動作をOPENとSHORTに切り替え可能なDCスイッチA4と、コントロール電圧VcontBで動作をOPENとSHORTに切り替え可能なDCスイッチB5と、電源ラインに接続した歪みを抑圧する高調波制御回路6から構成されている。
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a diagram showing a Doherty synthesizer according to Embodiment 1 of the present invention. The RF input A18 for inputting the RF signal output from the main amplifier, the RF input B19 for inputting the RF signal output from the peak amplifier, and the output signals of the two high-frequency amplifiers constituting the Doherty amplifier have a phase difference of 90 degrees. Λ / 4
以上のように構成されたドハティ合成器において、その動作原理を図1を用いて説明する。例えばメインアンプを調整するときには、DCスイッチB5をOPENにして、DCスイッチA4をSHORTに設定する。そうすることで、電源ライン3からメインアンプへは電源電圧が供給されるが、ピークアンプへは電源が供給されない。さらに、DCスイッチに機械的なスイッチを使用することでRF伝送ラインは物理的に切断されるため、ピークアンプへのRF伝送ラインは高周波的にも切り離され、メインアンプはピークアンプとはDC成分と高周波成分の共に干渉することなく、完全に独立して調整することができる。
The operation principle of the Doherty synthesizer configured as described above will be described with reference to FIG. For example, when adjusting the main amplifier, the DC switch B5 is set to OPEN and the DC switch A4 is set to SHORT. By doing so, a power supply voltage is supplied from the
反対に、ピークアンプを単体で調整するときには、DCスイッチB5をSHORTにして、DCスイッチA4をOPENにすることで、メインアンプと同様にピークアンプを完全に独立して調整することができる。 On the other hand, when adjusting the peak amplifier alone, the peak amplifier can be completely independently adjusted like the main amplifier by setting the DC switch B5 to SHORT and the DC switch A4 to OPEN.
また、マイクロ波増幅器における電源回路は、マイクロ波トランジスタで発生する歪み成分を抑圧するといったDC電源の供給以外に高周波特性に対しても非常に重要な役割がある。その歪みを抑圧する動作を最良に調整するには、電源の周辺回路の条件を厳しく管理する必要がある。特に、電源回路に接続されるコンデンサの容量や、そのコンデンサの物理的な実装位置の影響は非常に大きい。そのため、メインアンプまたはピークアンプに接続される電源ラインを物理的に切り離して片側の単体アンプを調整した時と、両者の電源ラインを同時にON接続してドハティ増幅器として構成させた時とでは、電源回路の物理的な条件が異なるので、単体アンプの調整時と比べて歪み等のRF特性が変化してしまうという課題に対して、上記したドハティ合成器の構成とすれば、DCスイッチA4、またはDCスイッチB5を切り替えたとしても、マイクロ波トランジスタで発生する歪みの抑圧に重要となる電源ライン3と高調波制御回路6の物理的な配置や回路インピーダンスは不変であるため、マイクロ波トランジスタで発生する歪み成分の抑圧に関わる電源ラインの条件は変化しない動作が実現できる。
In addition, the power supply circuit in the microwave amplifier has a very important role for high-frequency characteristics in addition to the DC power supply for suppressing the distortion component generated in the microwave transistor. In order to optimally adjust the operation for suppressing the distortion, it is necessary to strictly manage the conditions of the peripheral circuits of the power supply. In particular, the influence of the capacitance of the capacitor connected to the power supply circuit and the physical mounting position of the capacitor is very large. Therefore, when the power supply line connected to the main amplifier or peak amplifier is physically disconnected and the single amplifier on one side is adjusted, and when both power supply lines are simultaneously turned on and configured as a Doherty amplifier, the power supply Since the physical conditions of the circuit are different, the above-described Doherty synthesizer configuration is used for the problem that the RF characteristics such as distortion change as compared with the adjustment of a single amplifier. Even if the DC switch B5 is switched, the physical arrangement and circuit impedance of the
また、ドハティ増幅器として動作させるときには、DCスイッチA4とDCスイッチB5を同時にSHORTに設定すれば良い。その時にも、電源ライン3と高調波制御回路6の状態は不変であるため、歪みの抑圧に関わる電源ラインの条件は単体アンプ調整時から変化することはない。そのため、単体アンプの調整時と、ドハティ増幅器を構成したときの電源回路の影響は全く同じであることから、単体アンプの調整とドハティ増幅器としての調整において後戻りや繰り返し調整は発生しない。
When operating as a Doherty amplifier, the DC switch A4 and the DC switch B5 may be simultaneously set to SHORT. Even at that time, since the states of the
また、図1では、DCスイッチA4、およびDCスイッチB5の制御は、コントロール電圧Vcontで表現したが、機械的な手動切り替え手段でも良い。 In FIG. 1, the control of the DC switch A4 and the DC switch B5 is expressed by the control voltage Vcont. However, mechanical manual switching means may be used.
また、図1の例では、DCスイッチA4、およびDCスイッチB5は、機械的なスイッチを模しているが、当然のことながら、同様な効果を有するダイオードやFET、MEMS等で構成されたスイッチを用いても同様の効果を得ることができる。 In the example of FIG. 1, the DC switch A4 and the DC switch B5 imitate a mechanical switch, but it is natural that the switch is composed of a diode, FET, MEMS, or the like having the same effect. The same effect can be obtained even if is used.
(実施の形態2)
図2は、本発明の実施の形態2におけるドハティ増幅器を示す図である。入力信号を90度の位相差を加えて分離する入力分配器14と、A級またはAB級にバイアスされたメインアンプ15と、B級またはC級にバイアスされたピークアンプ16と、メインアンプ15とピークアンプ16の出力信号を90度の位相差を加えて合成するλ/4ライン1と、λ/4ラインの合成部のインピーダンスを出力負荷インピーダンスへ変換するインピーダンス変換回路2と、インピーダンス変換回路に接続された電源ライン3と、コントロール電圧VcontAで動作をOPENとSHORTに切り替え可能なDCスイッチA4と、コントロール電圧VcontBで動作をOPENとSHORTに切り替え可能なDCスイッチB5と、電源ラインに接続した歪みを抑圧する高調波制御回路6と、DCスイッチAとDCスイッチBをRF入力信号のレベルに応じて切り替え制御するRFレベル検出部7とから構成されている。
(Embodiment 2)
FIG. 2 is a diagram showing a Doherty amplifier according to
次に、図2を用いて上記のように構成されたドハティ増幅器の動作を説明する。ドハティ増幅器の基本動作は、RF入力信号のレベルが小さいときにはメインアンプ15のみが動作して、ピークアンプ16の動作をOFFすることで、RFアンプとしての過剰な出力マージンを確保することがなくなり、高効率で動作させることができるというものである。この動作の理想は、ピークアンプがOFFであるときに、メインアンプ15のRF出力電力が全てRF_OUTに現れることである。すなわち、λ/4ライン1とインピーダンス変換回路2の合成部から見た、ピークアンプ16のインピーダンスが無限大(OPEN)となり、RF出力電力のピークアンプ16の出力部への流入を無視できることである。図2の構成によれば、RF入力信号のレベルに応じてRFレベル検出部7がDCスイッチA4を切り替えることができるので、メインアンプ15だけをONさせるRF入力信号のレベルでは、ピークアンプ16が強制的に切り離され、λ/4ライン1とインピーダンス変換回路2の合成部から見たピークアンプ16のインピーダンスは無限大となり、低入力レベル領域における理想の動作状態が実現する。さらに、RF入力信号のレベル高くなったときには両方のDCスイッチをSHORTにすることで、通常のドハティ増幅器として動作させることが可能となる。スイッチを切り替えるためのRF入力レベルは、所望のドハティ増幅器の特性を得るように任意に設定すれば良い。
Next, the operation of the Doherty amplifier configured as described above will be described with reference to FIG. The basic operation of the Doherty amplifier is that only the
また、DCスイッチをONとOFFのみの単純な機械スイッチではなく、例えばON抵抗を可変できるFETで形成された半導体スイッチを使用し、RFレベル検出部7からの制御信号をRF入力レベルに応じて段階的に変化させることで、λ/4ライン1とインピーダンス変換回路2の合成部から見たピークアンプのインピーダンスの変化を、ピークアンプがONしてから飽和動作に至るまでの間で細かく制御できるため、ドハティ増幅器としての線形性や効率といった所望の特性を調整することが可能となる。
Also, the DC switch is not a simple mechanical switch of only ON and OFF, but a semiconductor switch formed of, for example, an FET whose ON resistance can be varied is used, and a control signal from the RF level detection unit 7 is set according to the RF input level. By changing in steps, the change in the impedance of the peak amplifier as seen from the combined portion of the λ / 4
RFレベル検出部7は、例えばダイオードを用いた検波回路で簡単に構成できるが、当然のことながら、熱的な検出回路や、その他のパワー検出手段を用いても構わない。 The RF level detection unit 7 can be simply configured by a detection circuit using a diode, for example, but it goes without saying that a thermal detection circuit or other power detection means may be used.
また、RFレベル検出部7からの制御信号とRFレベルの関係は、所望の特性が得られるように、比例、反比例、対数比例、逆対数比例といったあらゆる関係を適応して構わない。 The relationship between the control signal from the RF level detection unit 7 and the RF level may be any relationship such as proportional, inversely proportional, logarithmic proportionality, and inverse logarithmic proportionality so as to obtain desired characteristics.
(実施の形態3)
図4は、本発明の実施の形態3におけるドハティ増幅器を示す図である。入力信号を90度の位相差を加えて分離する入力分配器14と、A級またはAB級にバイアスされたメインアンプ15と、B級またはC級にバイアスされたピークアンプ16と、メインアンプ15とピークアンプ16の出力信号を90度の位相差を加えて合成するλ/4ライン1と、λ/4ラインの合成部のインピーダンスを出力負荷インピーダンスへ変換するインピーダンス変換回路2と、インピーダンス変換回路に接続された電源ライン3と、高周波を短絡する高周波短絡回路13と、コントロール電圧VcontCで動作をSHORTと高周波短絡回路に切り替え可能なDCスイッチC17と、コントロール電圧VcontBで動作をOPENとSHORTに切り替え可能なDCスイッチB5と、電源ラインに接続した歪みを抑圧する高調波制御回路6と、DCスイッチC17とDCスイッチB5をRF入力信号のレベルに応じて切り替えを制御するRFレベル検出部7とから構成されている。
(Embodiment 3)
FIG. 4 is a diagram showing a Doherty amplifier according to
次に、図4を用いて上記のように構成されたドハティ増幅器の動作を説明する。図4の構成によれば、実施の形態2で説明したと同様に、RF入力信号のレベルの小さい領域ではRFレベル検出部7がDCスイッチB5を切り替えて、メインアンプ15だけをONさせるので、低入力レベル領域におけるドハティ増幅器の理想の動作状態が実現する。
さらに、RF入力信号のレベルが高くなったときには、両方のDCスイッチをSHORTにすることで、通常のドハティ増幅器として動作させることが可能となる。
Next, the operation of the Doherty amplifier configured as described above will be described with reference to FIG. According to the configuration of FIG. 4, as described in the second embodiment, the RF level detection unit 7 switches the DC switch B5 and turns on only the
Further, when the level of the RF input signal becomes high, it is possible to operate as a normal Doherty amplifier by setting both DC switches to SHORT.
また、ピークアンプ16をシングルアンプとして単体で動作させるには、DCスイッチB5をSHORTにし、DCスイッチC17を高周波短絡回路13に切り替える。このようにすることで、ピークアンプ16の出力とインピーダンス変換回路2の合成部から見たλ/4ライン1は、λ/4のショートスタブとなり、RF主信号の周波数に対するインピーダンスが開放に見える。そのため、ピークアンプ16の出力とインピーダンス変換回路2の合成部から見たλ/4ライン1が高周波特性に影響を与えることはない。図4では、高周波短絡回路13を片側の電極がGNDに接地されたコンデンサで簡易的に表現しているが、λ/4のオープンスタブを用いても同様な効果を得ることができる。
In order to operate the
また、ドハティ増幅器として動作させるときには、DCスイッチC12とDCスイッチB5を同時にSHORTに設定すれば良い。 When operating as a Doherty amplifier, the DC switch C12 and the DC switch B5 may be set to SHORT at the same time.
また、使用するDCスイッチをONとOFFのみの単純な機械スイッチではなく、例えばON抵抗を可変できるFETで形成された半導体スイッチを使用し、RFレベル検出部7からの制御信号をRFレベルに応じて段階的に変化させることで、λ/4ライン1とインピーダンス変換回路2の合成部から見たピークアンプ16のインピーダンスの変化を、ピークアンプ16がONしてから飽和動作に至るまでの間で細かく制御できるため、ドハティ増幅器としての線形性や効率といった所望の特性を調整することが可能となる。
Also, the DC switch to be used is not a simple mechanical switch of only ON and OFF, but a semiconductor switch formed of, for example, an FET with variable ON resistance is used, and a control signal from the RF level detection unit 7 is set according to the RF level. Thus, the change in the impedance of the
また、この構成によれば、メインアンプ15とピークアンプ16の単体調整時に効果を得ることのみならず、メインアンプ15とピークアンプ16のどちらか一方をシングルアンプとして動作させて用いる場合にも、高周波電力の損失を受けることなく使用することが可能となる。
Further, according to this configuration, not only is the effect obtained when the
また、RFレベル検出部7は、例えばダイオードによる検波回路で構成できるが、当然のことながら、熱検出回路や、その他の検出手段を用いても構わない。 The RF level detection unit 7 can be constituted by a detection circuit using a diode, for example, but it goes without saying that a heat detection circuit or other detection means may be used.
また、RFレベル検出部7からの制御信号とRFレベルの関係は、所望の特性が得られるように、比例、反比例、対数比例、逆対数比例といったあらゆる関係を適応して構わない。 The relationship between the control signal from the RF level detection unit 7 and the RF level may be any relationship such as proportional, inversely proportional, logarithmic proportionality, and inverse logarithmic proportionality so as to obtain desired characteristics.
本発明のドハティ合成回路は、DCスイッチAとDCスイッチBを設けて、メインアンプとピークアンプの電源回路を一つに集約しているので、回路を小型化できる。また、メインアンプとピークアンプが共に電源供給が必要な高周波増幅動作をさせる出力領域においてのみ、DCスイッチAとDCスイッチBを同時にONさせるため、両アンプ間に加えられるDC成分が干渉するのを抑制できる。 In the Doherty synthesis circuit of the present invention, the DC switch A and the DC switch B are provided, and the power supply circuits of the main amplifier and the peak amplifier are integrated into one, so that the circuit can be reduced in size. In addition, since the DC switch A and the DC switch B are simultaneously turned ON only in the output region where the main amplifier and the peak amplifier both perform a high frequency amplification operation that requires power supply, the DC component applied between the two amplifiers interferes. Can be suppressed.
本発明のドハティ合成回路は、機械的なDCスイッチA(またはDCスイッチB)を動作させることで、DC成分とともに、高周波信号も同時に切り離すことができるので、メインアンプとピークアンプを完全に独立して最適に調整することができる。 The Doherty synthesizing circuit of the present invention operates the mechanical DC switch A (or DC switch B), so that the high frequency signal can be separated simultaneously with the DC component, so that the main amplifier and the peak amplifier are completely independent. Can be adjusted optimally.
高周波増幅器の分野以外にも、トランジスタを複数個並列して動作させる電力増幅システムにも適用できる。 In addition to the field of high-frequency amplifiers, the present invention can be applied to a power amplification system in which a plurality of transistors are operated in parallel.
1 λ/4ライン
2 インピーダンス変換回路
3 電源ライン
4 DCスイッチA
5 DCスイッチB
6 高調波制御回路
7 RF入力レベル検出部
8 メインアンプ
9 ピークアンプ
10 λ/4ライン
11 インピーダンプ変換回路
12 入力分配器
13 高周波短絡回路
14 入力分配回路
15 メインアンプ
16 ピークアンプ
17 DCスイッチC
18 RF入力A
19 RF入力B
100 90度位相変換回路
101 電源回路を備えたインピーダンス変換回路
102 バイアス制御回路
1 λ / 4
5 DC switch B
6 Harmonic control circuit 7 RF
18 RF input A
19 RF input B
DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 90 degree phase conversion circuit 101 Impedance conversion circuit provided with power supply circuit 102 Bias control circuit
Claims (3)
前記二つの高周波アンプのうちのピークアンプから出力されるRF信号を入力するRF入力Bと、
前記二つの高周波アンプの出力信号を90度の位相差を加えて合成するλ/4ラインと、
前記λ/4ラインの合成部のインピーダンスを出力負荷インピーダンスへ変換するインピーダンス変換回路と、
前記インピーダンス変換回路に接続された電源ラインと、
前記RF入力Aから前記λ/4ラインとの間に挿入されたコントロール電圧VcontAで動作をOPENとSHORTに切り替え可能なDCスイッチAと、
前記RF入力Bから前記λ/4ラインとインピーダンス変換回路の合成部との間に挿入されたコントロール電圧VcontBで動作をOPENとSHORTに切り替え可能なDCスイッチBと、
前記電源ラインに接続した歪みを抑圧する高調波制御回路と、
を有して構成されるドハティ合成回路。 RF input A for inputting an RF signal output from the main amplifier of the two high-frequency amplifiers constituting the Doherty amplifier;
RF input B for inputting an RF signal output from a peak amplifier of the two high-frequency amplifiers;
A λ / 4 line that combines the output signals of the two high-frequency amplifiers with a phase difference of 90 degrees;
An impedance conversion circuit that converts the impedance of the combined portion of the λ / 4 line into an output load impedance;
A power supply line connected to the impedance conversion circuit;
A DC switch A capable of switching operation to OPEN and SHORT at the inserted control voltage VcontA between the lambda / 4 lines from the RF input A,
A DC switch B capable of switching the operation to OPEN and SHORT at the inserted control voltage VcontB between the combining portion of the lambda / 4 line and the impedance converting circuit from the RF input B,
A harmonic control circuit for suppressing distortion connected to the power supply line;
A Doherty synthesis circuit comprising:
入力信号を90度の位相差を加えて分離する入力分配器と、
A級またはAB級にバイアスされたメインアンプと、
B級またはC級にバイアスされたピークアンプと、
前記DCスイッチAと前記DCスイッチBをRF入力信号のレベルに応じて切り替え制御するRFレベル検出部と、
を有して構成されるドハティ増幅器。 In addition to the Doherty synthesis circuit according to claim 1,
An input distributor for separating an input signal by adding a phase difference of 90 degrees;
A main amplifier biased to class A or class AB,
A peak amplifier biased to Class B or Class C;
An RF level detector that controls the DC switch A and the DC switch B according to the level of an RF input signal;
A Doherty amplifier comprising:
A級またはAB級にバイアスされたメインアンプと、
B級またはC級にバイアスされたピークアンプと、
前記メインアンプと前記ピークアンプの出力信号を90度の位相差を加えて合成するλ/4ラインと、
前記λ/4ラインの合成部のインピーダンスを出力負荷インピーダンスへ変換するインピーダンス変換回路と、
前記インピーダンス変換回路に接続された電源ラインと、
高周波を短絡する高周波短絡回路と、
前記メインアンプから出力されるRF信号を入力するRF入力Aから前記λ/4ラインとの間に挿入されたコントロール電圧VcontCで動作をSHORTと前記高周波短絡回路への接続とに切り替え可能なDCスイッチCと、
前記ピークアンプから出力されるRF信号を入力するRF入力Bから前記λ/4ラインとインピーダンス変換回路の合成部との間に挿入されたコントロール電圧VcontBで動作をOPENとSHORTに切り替え可能なDCスイッチBと、
前記電源ラインに接続した歪みを抑圧する高調波制御回路と、
を有して構成されるドハティ増幅器。 An input distributor for separating an input signal by adding a phase difference of 90 degrees;
A main amplifier biased to class A or class AB,
A peak amplifier biased to Class B or Class C;
A λ / 4 line that combines the output signals of the main amplifier and the peak amplifier by adding a phase difference of 90 degrees;
An impedance conversion circuit that converts the impedance of the combined portion of the λ / 4 line into an output load impedance;
A power supply line connected to the impedance conversion circuit;
A high-frequency short circuit that short-circuits the high frequency; and
DC switch capable of switching operation to SHORT and connection to the high-frequency short circuit by a control voltage VcontC inserted between an RF input A for inputting an RF signal output from the main amplifier and the λ / 4 line. C
DC switch capable of switching the operation between OPEN and SHORT with a control voltage VcontB inserted between the λ / 4 line and the synthesis unit of the impedance conversion circuit from the RF input B for inputting the RF signal output from the peak amplifier B and
A harmonic control circuit for suppressing distortion connected to the power supply line;
A Doherty amplifier comprising:
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