JP5213823B2 - POWER AMPLIFICATION SYNTHESIS CIRCUIT, POWER AMPLIFICATION CIRCUIT USING THE SAME, TRANSMITTER DEVICE AND COMMUNICATION DEVICE - Google Patents
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Description
本発明は、電力増幅合成回路ならびにそれを用いた電力増幅回路,送信装置および通信装置に関するものであり、特に、電源効率の高い電力増幅合成回路ならびにそれを用いた電力増幅回路,送信装置および通信装置に関するものである。 The present invention relates to a power amplification / synthesis circuit, and a power amplification circuit, a transmission device, and a communication device using the same, and more particularly, a power amplification / synthesis circuit having high power efficiency and a power amplification circuit, a transmission device, and a communication using the same. It relates to the device.
従来、複数の入力信号を増幅した後に合成する電力増幅合成回路が知られている(例えば、特許文献1を参照。)。 2. Description of the Related Art Conventionally, there is known a power amplification and synthesis circuit that amplifies a plurality of input signals and then combines them (see, for example, Patent Document 1).
しかしながら、上述した従来の電力増幅合成回路においては、入力された2つの信号の位相差が大きいときに電源効率が低下するといった問題があった。 However, the above-described conventional power amplification and synthesis circuit has a problem that the power supply efficiency is lowered when the phase difference between the two input signals is large.
本発明はこのような従来の技術における問題点に鑑みて案出されたものであり、その目的は、電源効率の高い電力増幅合成回路ならびにそれを用いた電力増幅回路,送信装置および通信装置を提供することにある。 The present invention has been devised in view of such problems in the prior art, and an object of the present invention is to provide a power amplification and synthesis circuit with high power supply efficiency, a power amplification circuit using the same, a transmission device, and a communication device. It is to provide.
本発明の電力増幅合成回路は、第1の入力信号が入力される第1の入力端子と、第2の入力信号が入力される第2の入力端子と、ゲート端子が前記第1の入力端子に接続されているとともにソース端子が第1の定電流源を介してアース電位に接続される第1のトランジスタと、ゲート端子が前記第2の入力端子に接続されているとともにソース端子が第2の定電流源を介してアース電位に接続される第2のトランジスタと、一方端が前記第1のトランジスタのドレイン端子に接続されているとともに他方端が電源電位に接続される第1の低域通過フィルタ回路と、一方端が前記第2のトランジスタのドレイン端子に接続されているとともに他方端が電源電位に接続される第2の低域通過フィルタ回路と、一方端が前記第1のトランジスタのドレイン端子および前記第2のトランジスタのドレイン端子に接続されているとともに他方端が出力端子に接続されている出力整合回路と、前記第1および第2の入力信号が入力されて、前記第1および第2の入力信号の位相差が増加すると前記第1および第2の定電流源を流れる電流が減少するように前記第1および第2の定電流源を制御する電流制御信号を出力する電流制御回路とを備えることを特徴とするものである。 The power amplification and synthesis circuit of the present invention includes a first input terminal to which a first input signal is input, a second input terminal to which a second input signal is input, and a gate terminal that is the first input terminal. A first transistor having a source terminal connected to the ground potential via a first constant current source, a gate terminal connected to the second input terminal, and a source terminal connected to the second input terminal. A second transistor connected to the ground potential through a constant current source of the first transistor, and a first low-frequency region having one end connected to the drain terminal of the first transistor and the other end connected to the power supply potential A pass filter circuit; a second low-pass filter circuit having one end connected to the drain terminal of the second transistor and the other end connected to a power supply potential; and one end connected to the first transistor Do An output matching circuit connected to an in terminal and a drain terminal of the second transistor and having the other end connected to an output terminal; and the first and second input signals are input; Current control for outputting a current control signal for controlling the first and second constant current sources so that the current flowing through the first and second constant current sources decreases as the phase difference of the second input signal increases. And a circuit.
本発明の電力増幅回路は、包絡線変動を有する入力信号を第1および第2の定包絡線信号に変換して出力する定包絡線信号生成回路と、前記第1および第2の定包絡線信号が前記第1および第2の入力信号として前記第1および第2の入力端子に入力される上記構成の電力増幅合成回路とを備えることを特徴とするものである。 The power amplifier circuit according to the present invention includes a constant envelope signal generation circuit that converts an input signal having an envelope variation into first and second constant envelope signals and outputs the first and second constant envelope signals, and the first and second constant envelopes. And a power amplifying / synthesizing circuit configured as described above, wherein a signal is input to the first and second input terminals as the first and second input signals.
本発明の送信装置は、送信回路に上記構成の電力増幅回路を介してアンテナが接続されていることを特徴とするものである。 The transmitter of the present invention is characterized in that an antenna is connected to the transmitter circuit via the power amplifier circuit having the above-described configuration.
本発明の通信装置は、送信回路に上記構成の電力増幅回路を介してアンテナが接続されており、該アンテナに受信回路が接続されていることを特徴とするものである。 The communication apparatus of the present invention is characterized in that an antenna is connected to the transmission circuit via the power amplifier circuit having the above-described configuration, and a reception circuit is connected to the antenna.
上述した構成を備える本発明の電力増幅合成回路によれば、前記第1および第2の入力信号の位相差が増加すると前記第1および第2の定電流源を流れる電流が減少するように前記第1および第2の定電流源を制御する電流制御信号を出力する電流制御回路とを備えることから、前記第1および第2の入力信号の位相差が増加して電力増幅合成回路からの出力電力が低下するときの消費電力を低減することができるので、電力効率の高い電力増幅合成回路を得ることができる。 According to the power amplification and synthesis circuit of the present invention having the above-described configuration, the current flowing through the first and second constant current sources decreases as the phase difference between the first and second input signals increases. And a current control circuit for outputting a current control signal for controlling the first and second constant current sources, so that the phase difference between the first and second input signals is increased and the output from the power amplification and synthesis circuit Since power consumption when power is reduced can be reduced, a power amplification and synthesis circuit with high power efficiency can be obtained.
上述した構成を備える本発明の電力増幅回路によれば、包絡線変動を有する入力信号を第1および第2の定包絡線信号に変換して高い電源効率で増幅した後に合成して出力することができるので、電源効率の高い電力増幅回路を得ることができる。 According to the power amplifier circuit of the present invention having the above-described configuration, the input signal having the envelope variation is converted into the first and second constant envelope signals, amplified with high power supply efficiency, and then synthesized and output. Therefore, a power amplifier circuit with high power supply efficiency can be obtained.
上述した構成を備える本発明の送信装置によれば、送信回路からの包絡線変動を有する送信信号を高い電力効率で増幅して送信することができるので、消費電力の小さい送信装置を得ることができる。 According to the transmission apparatus of the present invention having the above-described configuration, it is possible to amplify and transmit a transmission signal having an envelope variation from the transmission circuit with high power efficiency, so that a transmission apparatus with low power consumption can be obtained. it can.
上述した構成を備える本発明の通信装置によれば、送信回路からの包絡線変動を有する送信信号を高い電力効率で増幅して送信することができるので、消費電力の小さい通信装置を得ることができる。 According to the communication device of the present invention having the above-described configuration, it is possible to amplify and transmit a transmission signal having an envelope variation from the transmission circuit with high power efficiency, and thus it is possible to obtain a communication device with low power consumption. it can.
以下、本発明の電力増幅合成回路ならびにそれを用いた電力増幅回路,送信装置および通信装置を添付の図面を参照しつつ詳細に説明する。
(実施の形態の第1の例)
図1は本発明の実施の形態の第1の例の電力増幅合成回路を示す回路図である。図2は図1における電流制御回路の一例を示す回路図である。図3は図1における出力負荷回路の一例を示す回路図である。図4は図1における低域通過フィルタ回路の一例を示す回路図である。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, a power amplification and synthesis circuit of the present invention, a power amplification circuit using the same, a transmission device, and a communication device will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
(First example of embodiment)
FIG. 1 is a circuit diagram showing a power amplification / synthesis circuit of the first example of the embodiment of the present invention. FIG. 2 is a circuit diagram showing an example of the current control circuit in FIG. FIG. 3 is a circuit diagram showing an example of the output load circuit in FIG. FIG. 4 is a circuit diagram showing an example of the low-pass filter circuit in FIG.
本例の電力増幅合成回路は、図1に示すように、第1の入力端子1と、第2の入力端子2と、出力端子3と、第1のトランジスタ4と、第2のトランジスタ5と、第1の定電流源6と、第2の定電流源7と、第1の低域通過フィルタ回路8と、第2の低域通過フィルタ回路11と、第1のコンデンサ14と、第2のコンデンサ15と、出力整合回路16と、電流制御回路19とを備えている。
As shown in FIG. 1, the power amplification and synthesis circuit of this example includes a
第1の入力端子1には図示せぬ外部回路から第1入力信号が入力され、第2の入力端子2には図示せぬ外部回路から第2入力信号が入力される。なお、本例の電力増幅合成回路においては、第1入力信号,第2入力信号の両方が定包絡線信号である場合を仮定して、以下、第1入力信号を第1の定包絡線信号S1,第2入力信号を第2の定包絡線信号S2と呼ぶことにする。第1のトランジスタ4は、ゲート端子が第1の入力端子1に接続されているとともにソース端子が第1の定電流源6および第1のコンデンサ14が並列接続された回路を介してアース電位に接続されている。第2のトランジスタ5は、ゲート端子が第2の入力端子2に接続されているとともにソース端子が第2の定電流源7と第2のコンデンサ15とが並列接続された回路を介してアース電位に接続されている。第1の低域通過フィルタ回路8は、一方端が第1のトランジスタ4のドレイン端子に接続されているとともに他方端が電源電位Vddに接続されている。なお、本発明の実施形態で説明するトランジスタは、全てnチャネルFETであり、そのピンチオフ電圧(ドレイン電流を流す閾値電圧)をVpとする。第2の低域通過フィルタ回路11は、一方端が第2のトランジスタ7のドレイン端子に接続されているとともに他方端が電源電位Vddに接続されている。出力整合回路16は、第1のトランジスタ4のドレイン端子,第2のトランジスタ5のドレイン端子および出力端子3に接続されている。電流制御回路は、第1の入力端子1および第2の入力端子2ならびに第1の定電流源6および第2の定電流源7に接続されており、第1および第2の入力信号が入力されて、第1および第2の入力信号の位相差が増加すると第1および第2の定電流源を流れる電流が減少するように第1および第2の定電流源を制御する電流制御信号を出力する。
A first input signal is input to the
図2に電流制御回路19の詳細な回路構成を示す。第1の定包絡線信号S1および第2の定包絡線信号S2は電流制御回路の第1入力端子20および第2入力端子21にそれぞれ入力される。第1入力端子20および第2入力端子21は、第3のトランジスタ23および第4のトランジスタ24のゲート端子にそれぞれ接続される。なお、図示しないバイアス回路が設けられ、第3のトランジスタ23および第4のトランジスタ24のゲート端子に直流バイアス電圧が供給される。
FIG. 2 shows a detailed circuit configuration of the
第3のトランジスタ23のドレイン端子は、電源電圧Vddに接続され、第3のトランジスタ23のソース端子は、第4のトランジスタ24のドレイン端子に、第4のトランジスタ24のソース端子は、第5のトランジスタ26のドレイン端子に、第5のトランジスタ26のソース端子はグランドに接続される。第5のトランジスタ26のドレイン端子はゲート端子と接続され、カレントミラー回路の参照電流側トランジスタとして機能する。
The drain terminal of the
通常、nチャネルトランジスタは、ピンチオフ電圧以上の正電圧がゲート端子に印加されると、ドレイン・ソース端子間が導通する。従って、第1の定包絡線信号S1および第2の定包絡線信号S2が正電圧の時、第3のトランジスタ23および第4のトランジスタ24がON状態になる。本回路構成では、第3のトランジスタ23および第4のトランジスタ24がAND回路を形成しているため、第1の定包絡線信号S1および第2の定包絡線信号S2が両方共に正電圧の時だけ、第5のトランジスタ26のドレイン端子に、電源電圧Vddが現れることになる。従って、第3のトランジスタ23および第4のトランジスタ24が両方ON状態の時間は、第1の定包絡線信号S1と第2の定包絡線信号S2の位相差に対応する。すなわち、2つの定包絡線信号の位相差が小さい場合、両方ON状態の時間は長くなり、位相差が大きい場合は、両方ON状態の時間は短くなる。これにより2つの定包絡線信号S1、S2の位相差が、第5のトランジスタ26のドレイン端子への電源電圧Vddの供給時間に置き換えられる。
Normally, when a positive voltage equal to or higher than the pinch-off voltage is applied to the gate terminal, the n-channel transistor conducts between the drain and source terminals. Therefore, when the first constant envelope signal S1 and the second constant envelope signal S2 are positive voltages, the
第5のトランジスタ26は、ゲート端子とドレイン端子が接続されているため等価的にダイオードと見なすことができ、その結果、ドレイン端子に流れる電流に応じた電圧がゲート端子に得られる。前述のように、第5のトランジスタ26のドレインには、2つの定包絡線信号S1、S2の位相差に応じて、電源電圧Vddが供給されるため、第5のトランジスタ26のゲート端子には、2つの定包絡線信号の位相差に応じた電圧が発生することになる。第5のトランジスタ26のゲート電圧は、電流制御回路19の出力端子22を通じて第1および第2の定電流源6,7の図示せぬ電流値設定端子に供給され、第1および第2の定包絡線信号S1、S2の位相差に対応した定電流を得ることができる。
The
図3に出力整合回路16の詳細な回路構成を示す。出力整合回路16は、第1のトランジスタ4および第2のトランジスタ5のドレイン端子から出力端子3を見たインピーダンスが基本波で整合となるように設定するものである。第1のトランジスタ4のドレイン端子は、出力整合回路16の第1入力端子17に、第2のトランジスタ5のドレイン端子は、出力整合回路16の第2入力端子18に接続される。
FIG. 3 shows a detailed circuit configuration of the
第1入力端子17および第2入力端子18には直流阻止を目的として、第3のコンデンサ27、第4のコンデンサ28がそれぞれ接続される。その接続点は、基本波でインピーダンス整合を取るための第1のインダクタ29および第5のコンデンサ30の直列回路を介して出力端子3に接続されている。第1のインダクタ29のインダクタンス値および第5のコンデンサ30の容量値は、通常、基本波周波数で直列共振するように選択される。
A
図4に第1および第2の低域通過フィルタ回路8,11の詳細な回路構成を示す。第1の低域通過フィルタ回路8および第2の低域通過フィルタ回路11は、高周波信号の流出を阻止するためのものである。第1信号端子10には第1のトランジスタ4または第2のトランジスタ5のドレイン端子が接続され、第2信号端子9には電源電圧Vddが接続される。第2のインダクタ32は第1の低域通過フィルタ回路8の第1信号端子9と第2信号端子10の間に直列に接続され,第6のコンデンサ31は一方が第2信号端子10に、他方がグランドに接続される。このような構成を備える第1および第2の低域通過フィルタ回路8,11によれば、第2のインダクタ32の働きによって、電源電圧Vdd側へ高周波信号が流入するのを防止し、不要な高調波信号を第6のコンデンサを介してグランドへ流すことができる。
FIG. 4 shows a detailed circuit configuration of the first and second low-
なお、第1の定包絡線信号S1および第2の定包絡線信号S2の電圧がトランジスタが飽和動作するのに十分な電圧であり、かつ、出力整合回路16内の第1のインダクタ29のインダクタンス値と第5のコンデンサ30の容量値と第1の低域通過フィルタ回路8の第6のコンデンサ31の容量値とを適切に選択することにより、E級増幅回路を得ることができる。E級増幅回路は、第1のトランジスタ4と第2のトランジスタ5がスイッチング増幅することによって、消費電力が少ない高効率増幅回路として動作する。
It should be noted that the voltages of the first constant envelope signal S1 and the second constant envelope signal S2 are voltages sufficient for the transistor to saturate, and the inductance of the
第1の定包絡線信号S1が第1のトランジスタ4のゲート端子に印加されると、第1のトランジスタ4のピンチオフ電圧Vpを超えた時、トランジスタがON状態となって、ドレイン・ソース間が導通する。この時、低域通過フィルタ回路8を介して、電源電圧Vddから第1のトランジスタ4に電流が流れ込む。第1のトランジスタ4に流れ込んだ電流のうち、基本波を含む高周波成分は第1のコンデンサ14を通り、直流分は第1の定電流源6に流れる。
When the first constant envelope signal S1 is applied to the gate terminal of the
第1のトランジスタ4のソース側に第1の定電流源6を設けない場合、第1のトランジスタ4のドレイン電流は自由に流れるが、このとき直流分は、バイアス電流と考えることができ、高周波電力の基本波成分ではないため、いわば損失となる。このため、電源効率(定電圧電源Vddから供給される電力に対する基本波出力電力の比)を悪化させる要因となっていた。そこで第1の定電流源6によって、2つの定包絡線信号S1、S2の位相差によってドレイン電流を制限し、適切なバイアス電流が流れるようにする。
When the first constant
2つの定包絡線信号S1、S2の位相差が小さい時、電流制御回路19からの制御電圧は大きくなり、第1の定電流源6も大きな電流値が設定される。その結果、第1のトランジスタ4を流れるバイアス電流が大きくなるとともに、出力整合回路16に供給される電力も大きくなる。一方、2つの定包絡線信号S1、S2の位相差が大きい時、電流制御回路19からの制御電圧は小さくなり、第1の定電流源6には小さな電流値が設定される。その結果、第1のトランジスタ4を流れることができるバイアス電流は小さく、出力整合回路16に供給される電力は小さくなる。
When the phase difference between the two constant envelope signals S1 and S2 is small, the control voltage from the
第2のトランジスタ5についても第1のトランジスタ4の場合と同様である。第2のトランジスタ5のソース側に第2の定電流源7を設けない場合、第2のトランジスタ5のドレイン電流は自由に流れる。直流分は、バイアス電流と考えることができ、高周波電力の基本波成分ではないため、いわば損失となる。そのため、電源効率(定電圧電源Vddから供給される電力に対する基本波出力電力の比)を悪化させる要因となっていた。そこで第2の定電流源7によって、2つの定包絡線信号S1、S2の位相差によってドレイン電流を制限し、適切なバイアス電流が流れるようにする。
The same applies to the second transistor 5 as in the case of the
2つの定包絡線信号S1、S2の位相差が小さい時、電流制御回路19からの制御電圧は大きくなり、第2の定電流源7も大きな電流値が設定される。その結果、第2のトランジスタ5を流れるバイアス電流が大きくなるとともに、出力整合回路16に供給される電力は大きくなる。一方、2つの定包絡線信号S1、S2の位相差が大きい時、電流制御回路19からの制御電圧は小さくなり、第2の定電流源7には小さな電流値が設定される。その結果、第2のトランジスタ5を流れることができるバイアス電流は小さく、出力整合回路16に供給される電力も小さくなる。
When the phase difference between the two constant envelope signals S1 and S2 is small, the control voltage from the
このようにして、入力される2つの定包絡線信号S1、S2の位相差が大きく、これによって出力電力が小さくなるときに、トランジスタのドレイン電流に含まれるバイアス電流を小さく制限することにより、不要な電力消費を抑えて電源効率を高めることができる。これにより、2つの定包絡線信号S1、S2を高効率で増幅しながら電力合成できる、電源効率の高い電力増幅合成回路を実現することができる。 In this way, when the phase difference between the two constant envelope signals S1 and S2 that are input is large and the output power is thereby reduced, the bias current included in the drain current of the transistor is limited to a small value, which is unnecessary. Power consumption can be improved while suppressing excessive power consumption. As a result, it is possible to realize a power amplification and synthesis circuit with high power supply efficiency that can combine power while amplifying the two constant envelope signals S1 and S2 with high efficiency.
(実施の形態の第2の例)
図5は本発明の実施の形態の第2の例の電力増幅合成回路を示す回路図である。なお、本例においては前述した実施の形態の第1の例と異なる点のみについて説明し、同様の構成要素については同一の参照符号を用いて重複する説明を省略する。
(Second example of embodiment)
FIG. 5 is a circuit diagram showing a power amplification / synthesis circuit of the second example of the embodiment of the present invention. Note that in this example, only differences from the first example of the above-described embodiment will be described, and the same components will be denoted by the same reference numerals and redundant description will be omitted.
本例の電力増幅合成回路は、図1に示す、本発明の実施の形態の第1の例の電力増幅合成回路に加えて、第6のトランジスタ33と第7のトランジスタ34を備える。第6のトランジスタ33と第7のトランジスタ34は、トランスファーゲート回路を構成している。
The power amplification and synthesis circuit of this example includes a
第6のトランジスタ33は、第2の定包絡線信号S2の電圧がピンチオフ電圧Vpよりも大きいときのみON状態になって、第1の定包絡線信号S1を通過させる。第7のトランジスタ34は、第1の定包絡線信号S1の電圧がピンチオフ電圧Vpよりも大きいときのみON状態になって、第2の定包絡線信号S2を通過させる。これにより、第1および第2のトランジスタ4、5は、第1の定包絡線信号S1および第2の定包絡線信号S2が共にピンチオフ電圧Vpより大きい期間だけON状態となる。
The
従って、第1の定包絡線信号S1がそのまま第1のトランジスタ4のゲート端子に印加され、第2の定包絡線信号S2がそのまま第2のトランジスタ5のゲート端子に印加される場合と比較して、第1および第2のトランジスタ4、5がON状態となる期間が短くなるので、消費電力が低減し、電源効率(定電圧電源Vddから供給される電力に対する出力電力の比)が向上し、高効率の電力増幅回路を得ることができる。
Therefore, the first constant envelope signal S1 is applied to the gate terminal of the
なお、第1の定包絡線信号S1と第2の定包絡線信号S2がともにVpより大きい期間は、基本波の周期で発生するため、第1のトランジスタ4および第2のトランジスタ5がON状態になる期間も基本波の周期で発生する。そのため、第1のトランジスタ4および第2のトランジスタ5のドレイン電圧も基本波成分を含むことになる。
Note that the period in which both the first constant envelope signal S1 and the second constant envelope signal S2 are larger than Vp is generated at the fundamental wave period, so that the
従って、出力整合回路16により、第1のトランジスタ4および第2のトランジスタ5のドレイン電圧から基本波成分が抽出され、第1の定包絡線信号S1と第2の定包絡線信号S2の合成信号の基本波成分が、出力端子3から出力される。この出力信号は、第1の定包絡線信号S1および第2の定包絡線信号S2の位相差の増減とは逆に増減する、すなわち、入力信号の振幅の増減に合わせて増減する振幅を備えており、入力信号が増幅されたものになっている。
Accordingly, the fundamental component is extracted from the drain voltages of the
また第1の定包絡線信号S1および第2の定包絡線信号S2の位相差に応じて、第1のトランジスタ4のドレイン端子および第2のトランジスタ5のドレイン端子から出力整合回路16を見たインピーダンスを変化させることで、より効率的な電力増幅合成回路が得られる。第1のトランジスタ4のドレイン端子および第2のトランジスタ5のドレイン端子から出力整合回路16を見たインピーダンスを変化させる素子として、図3に示す第1のインダクタ29および第3のコンデンサと図4に示す第6のコンデンサ31がある。
The
第1の定包絡線信号S1および第2の定包絡線信号S2が同相で位相差がない場合、第1のインダクタ29および第3のコンデンサで構成される直列共振回路が基本波周波数で共振するように選択する。第6のコンデンサ31に関しては、公知のE級増幅回路の設計理論に基づく容量値を選択する。これにより、第1のトランジスタ4と第2のトランジスタ5のスイッチング増幅の働きによって高周波電力に変換された、定電圧電源Vddからの電力を出力端子3を介して図示しないアンテナ等の負荷回路に効率良く供給することができる。
When the first constant envelope signal S1 and the second constant envelope signal S2 are in phase and have no phase difference, the series resonance circuit composed of the
一方、第1の定包絡線信号S1および第2の定包絡線信号S2の位相差が大きくなった場合、第1のインダクタ29および第3のコンデンサで構成される直列共振回路が基本波周波数よりも低い周波数で共振するように選択する。また第6のコンデンサ31に関しては、公知のE級増幅回路の設計理論に基づく容量値よりも小さい値を選択する。これにより、第1のトランジスタ4と第2のトランジスタ5の各々のドレイン端子から出力整合回路16を見たインピーダンスは大きくなり、高周波信号はトランジスタ側に戻され、出力整合回路16を通って負荷回路には伝達しない。そのため、第1のトランジスタ4と第2のトランジスタ5のスイッチング増幅の働きによって高周波電力に変換された、定電圧電源Vddからの電力を必要以上に負荷回路に供給することがないため、特に低出力電力時においても、高効率で動作させることができる。
On the other hand, when the phase difference between the first constant envelope signal S1 and the second constant envelope signal S2 becomes large, the series resonant circuit composed of the
以上のようにして、2つの定包絡線信号S1、S2を高効率で増幅しながら電力合成できる高効率電力増幅合成回路を実現することができる。 As described above, it is possible to realize a high-efficiency power amplification and synthesis circuit that can combine power while amplifying the two constant envelope signals S1 and S2 with high efficiency.
(実施の形態の第3の例)
図6は本発明の実施の形態の第3の例の電力増幅回路を示す回路図である。本例の電力増幅合成回路は、図3に示すように、上述した電力増幅合成回路61と、包絡線変動を有する入力信号を第1および第2の定包絡線信号に変換して電力増幅回路61の第1の入力端子1および第2の入力端子2にそれぞれ出力する定包絡線信号生成回路62とを備えている。
(Third example of embodiment)
FIG. 6 is a circuit diagram showing a power amplifier circuit according to a third example of the embodiment of the present invention. As shown in FIG. 3, the power amplification and synthesis circuit of this example converts the input signal having the envelope variation into the first and second constant envelope signals by converting the power amplification and
このような構成を備える本例の電力増幅回路によれば、第1および第2の定包絡線信号を増幅してから合成して出力することができるので、包絡線変動を有する入力信号を第1および第2の定包絡線信号に変換して高い電源効率で増幅した後に合成して出力することができるので、電源効率の高い電力増幅回路を得ることができる。 According to the power amplifier circuit of this example having such a configuration, the first and second constant envelope signals can be amplified and synthesized and output, so that an input signal having an envelope variation is Since it can be converted into the first and second constant envelope signals, amplified with high power efficiency and then combined and output, a power amplifier circuit with high power efficiency can be obtained.
(実施の形態の第4の例)
図7は本発明の実施の形態の第4の例の送信装置を示すブロック図である。
(Fourth example of embodiment)
FIG. 7 is a block diagram showing a transmission apparatus according to a fourth example of the embodiment of the present invention.
本例の送信装置は、図7に示すように、送信回路81に図1に示す電力増幅回路70を介してアンテナ82が接続されている。このような構成を有する本例の送信装置によれば、送信回路81から出力された送信信号を、消費電力が小さく電源効率が高い本発明の電力増幅回路70を用いて増幅、電力合成することができるので、消費電力が小さく送信時間が長い送信装置を得ることができる。
In the transmission apparatus of this example, as shown in FIG. 7, an
(実施の形態の第5の例)
図8は本発明の実施の形態の第5の例の通信装置を示すブロック図である。
(Fifth example of embodiment)
FIG. 8 is a block diagram showing a communication apparatus according to a fifth example of the embodiment of the present invention.
本例の通信装置は、図8に示すように、送信回路81に図1に示す電力増幅回路70を介してアンテナ82が接続されており、アンテナ82に受信回路83が接続されている。また、アンテナ82と送信回路81および受信回路83との間にはアンテナ共用回路84が挿入されている。このような構成を有する本例の通信装置によれば、送信回路81から出力された送信信号を、消費電力が小さく電源効率が高い本発明の電力増幅回路70を用いて増幅、電力合成することができるので、消費電力が小さく送信時間が長い送信装置を得ることができる。
In the communication apparatus of this example, as shown in FIG. 8, an
次に、本発明の電力増幅回路の具体例について説明する。 Next, a specific example of the power amplifier circuit of the present invention will be described.
図5に示した本発明の実施の形態の第2の例の電力増幅合成回路における電気特性を回路シミュレーションによって算出した。第1および第2のトランジスタ4、5はガリウム砒素FETとし、電源電圧を4.5Vとした。また、電流制御回路19内の第3,第4,第5のトランジスタ23、24、26はnチャネルMOSFETとし、電源電圧を1.5V、入力信号の周波数は1GHzとした。その結果、位相差が40°程度の2つの定包絡線信号S1とS2を入力した場合、本発明を適用しない電力増幅合成回路の電力付加効率は89%であったが、本発明の電力増幅合成回路では電力付加効率が94%に改善していた。これにより本発明の有効性が確認できた。
The electric characteristics in the power amplification synthesis circuit of the second example of the embodiment of the present invention shown in FIG. 5 were calculated by circuit simulation. The first and
1:第1の入力端子
2:第2の入力端子
3:出力端子
4:第1のトランジスタ
5:第2のトランジスタ
6:第1の定電流源
7:第2の定電流源
8:第1の低域通過フィルタ回路
11:第2の低域通過フィルタ回路
16:出力整合回路
19:電流制御回路
61:電力増幅合成回路
62:定包絡線信号生成回路
70:電力増幅回路
81:送信回路
82:アンテナ
83:受信回路
1: First input terminal 2: Second input terminal 3: Output terminal 4: First transistor 5: Second transistor 6: First constant current source 7: Second constant current source 8: First Low pass filter circuit
11: Second low-pass filter circuit
16: Output matching circuit
19: Current control circuit
61: Power amplification synthesis circuit
62: Constant envelope signal generation circuit
70: Power amplifier circuit
81: Transmitter circuit
82: Antenna
83: Receiver circuit
Claims (4)
第2の入力信号が入力される第2の入力端子と、
ゲート端子が前記第1の入力端子に接続されているとともにソース端子が第1の定電流源を介してアース電位に接続される第1のトランジスタと、
ゲート端子が前記第2の入力端子に接続されているとともにソース端子が第2の定電流源を介してアース電位に接続される第2のトランジスタと、
一方端が前記第1のトランジスタのドレイン端子に接続されているとともに他方端が電源電位に接続される第1の低域通過フィルタ回路と、
一方端が前記第2のトランジスタのドレイン端子に接続されているとともに他方端が電源電位に接続される第2の低域通過フィルタ回路と、
一方端が前記第1のトランジスタのドレイン端子および前記第2のトランジスタのドレイン端子に接続されているとともに他方端が出力端子に接続されている出力整合回路と、
前記第1および第2の入力信号が入力されて、前記第1および第2の入力信号の位相差が増加すると前記第1および第2の定電流源を流れる電流が減少するように前記第1および第2の定電流源を制御する電流制御信号を出力する電流制御回路とを備えることを特徴とする電力増幅合成回路。 A first input terminal to which a first input signal is input;
A second input terminal to which a second input signal is input;
A first transistor having a gate terminal connected to the first input terminal and a source terminal connected to a ground potential via a first constant current source;
A second transistor having a gate terminal connected to the second input terminal and a source terminal connected to a ground potential via a second constant current source;
A first low-pass filter circuit having one end connected to the drain terminal of the first transistor and the other end connected to a power supply potential;
A second low-pass filter circuit having one end connected to the drain terminal of the second transistor and the other end connected to the power supply potential;
An output matching circuit having one end connected to the drain terminal of the first transistor and the drain terminal of the second transistor and the other end connected to the output terminal;
When the first and second input signals are input and the phase difference between the first and second input signals increases, the current flowing through the first and second constant current sources decreases. And a current control circuit that outputs a current control signal for controlling the second constant current source.
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