JP2012151748A - Power amplification synthesis circuit, and power amplification circuit, transmission device, and communication device using the same - Google Patents
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Abstract
【課題】 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。
【解決手段】 ソース端子に第1入力信号が、ゲート端子に第2入力信号と同相の信号が入力されるトランジスタ33と、ソース端子に第2入力信号が、ゲート端子に第1入力信号と同相の信号が入力されるトランジスタ34と、ゲート端子が第1のトランジスタのドレイン端子に接続され、ソース端子が定電流源6を介してグランド電位に接続されるトランジスタ4と、トランジスタ4のドレイン端子および電源電位を接続する低域通過フィルタ回路8と、トランジスタ4のドレイン端子に接続された出力整合回路16と、第1入力信号および第2入力信号の位相差が増加すると定電流源を流れる電流が減少するように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19とを備える電力増幅合成回路とする。
【選択図】 図1PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a power amplification / synthesis circuit having high power supply efficiency, and a power amplification circuit, a transmission device and a communication device using the same.
A transistor having a first input signal at the source terminal and a signal having the same phase as the second input signal at the gate terminal, a second input signal at the source terminal, and a first input signal at the gate terminal. Of the transistor 34, the gate terminal of which is connected to the drain terminal of the first transistor, the source terminal of which is connected to the ground potential via the constant current source 6, the drain terminal of the transistor 4, and When the phase difference between the low-pass filter circuit 8 for connecting the power supply potential, the output matching circuit 16 connected to the drain terminal of the transistor 4 and the first input signal and the second input signal increases, the current flowing through the constant current source The power amplification and synthesis circuit includes a current control circuit 19 that outputs a current control signal for controlling the constant current source so as to decrease.
[Selection] Figure 1
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 in that the efficiency decreases 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、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 thereof is to provide a power amplification / synthesis circuit having high efficiency, a power amplification circuit using the same, a transmission device, and a communication device. There is to do.
本発明の電力増幅合成回路は、ソース端子に第1入力信号が入力されるとともに、ゲート端子に第2入力信号と同相の信号が入力される第1のトランジスタと、ソース端子に前記第2入力信号が入力されるとともに、ゲート端子に前記第1入力信号と同相の信号が入力される第2のトランジスタと、ゲート端子が前記第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ソース端子が定電流源を介してグランド電位に接続される第3のトランジスタと、一方端が前記第3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低域通過フィルタ回路と、前記第3のトランジスタのドレイン端子に接続された出力整合回路と、前記第1入力信号および前記第2入力信号が入力されて、前記第1入力信号および前記第2入力信号の位相差が増加すると前記定電流源を流れる電流が減少するように前記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 transistor in which a first input signal is input to a source terminal, a signal in phase with the second input signal is input to a gate terminal, and the second input to a source terminal. A second transistor having a gate terminal receiving a signal in phase with the first input signal, a gate terminal connected to the drain terminal of the first transistor, and a source terminal being fixed. A third transistor connected to the ground potential via a current source; a low-pass filter circuit having one end connected to the drain terminal of the third transistor and the other end connected to the power supply potential; An output matching circuit connected to a drain terminal of the third transistor; the first input signal; and the second input signal; And a current control circuit that outputs a current control signal for controlling the constant current source so that the current flowing through the constant current source decreases as the phase difference of the second input signal increases. is there.
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定包絡線信号および第2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定包絡線信号および前記第2定包絡線信号が前記第1入力信号および前記第2入力信号として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 a first constant envelope signal and a second constant envelope signal and outputs the first constant envelope signal, and the first constant envelope signal. And a power amplification / synthesis circuit configured as described above, wherein the second constant envelope signal is input as the first input signal and the second input signal.
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.
本発明の電力増幅合成回路によれば、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, a highly efficient power amplification and synthesis circuit can be obtained.
本発明の電力増幅回路によれば、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, a highly efficient power amplifier circuit can be obtained.
本発明の送信装置によれば、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 device of the present invention, a transmission device with low power consumption can be obtained.
本発明の通信装置によれば、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, a communication device with low power consumption can be obtained.
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、入力端子1と、入力端子2と、出力端子3と、トランジスタ4と、トランジスタ33と、トランジスタ34と、定電流源6と、低域通過フィルタ回路8と、キャパシタ14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 an
入力端子1には図示せぬ外部回路から第1入力信号S1が入力され、入力端子2には図示せぬ外部回路から第2入力信号S2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S1および第2入力信号S2は、互いに周波数が等しい定包絡線信号である。
The
トランジスタ33は、ソース端子が入力端子1に接続されているとともにゲート端子が入力端子2に接続されている。そして、トランジスタ33は、ソース端子に第1入力信号S1が入力されるとともに、ゲート端子に第2入力信号S2が入力される。トランジスタ34は、ソース端子が入力端子2に接続されているとともにゲート端子が入力端子1に接続されている。そして、トランジスタ34は、ソース端子に第2入力信号S2が入力されるとともに、ゲート端子に第1入力信号S1が入力される。トランジスタ4は、ゲート端子がトランジスタ33のドレイン端子に接続されているとともにソース端子が定電流源6を介してグランド電位に接続されている。トランジスタ34のドレイン端子は、終端抵抗35を介してグランド電位に接続されている。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。
The
低域通過フィルタ回路8は、一方端(端子10)がトランジスタ4のドレイン端子に接続されているとともに他方端(端子9)が電源電位Vddに接続されている。出力整合回路16は、一方端(端子17)がトランジスタ4のドレイン端子に接続されているとともに他方端が出力端子3に接続されている。
The low-
電流制御回路19は、端子20が入力端子1に接続されており、端子21が入力端子2に接続されており、端子22が定電流源6の図示せぬ電流値設定端子に接続されている。そして、電流制御回路19は、第1入力信号S1および第2入力信号S2が入力されて、第1入力信号S1および第2入力信号S2の位相差が増加すると定電流源6を流れる電流が減少するように定電流源6を制御する電流制御信号を出力する。
In the
図2に電流制御回路19の回路構成を示す。端子20に第1入力信号S1が入力され、端子21に第2入力信号S2が入力される。端子20は、トランジスタ23のゲート端子に接続されており、端子21は、トランジスタ24のゲート端子に接続されている。なお、図示しないバイアス回路が設けられ、トランジスタ23およびトランジスタ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 circuit configuration of the
トランジスタ23のドレイン端子は電源電圧Vddに接続されており、トランジスタ23のソース端子はトランジスタ24のドレイン端子に接続されており、トランジスタ24のソース端子はトランジスタ26のドレイン端子に接続されており、トランジスタ26のソース端子はグランド電位に接続されている。トランジスタ26は、ドレイン端子とゲート端子とが接続され、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入力信号S1および第2入力信号S2がピンチオフ電圧以上の正電圧の時、トランジスタ23およびトランジスタ24がON状態になる。本回路構成では、トランジスタ23およびトランジスタ24がAND回路を形成しているため、第1入力信号S1および第2入力信号S2が両方ともピンチオフ電圧以上の正電圧の時だけ、トランジスタ26のドレイン端子に電源電圧Vddが供給されることになる。
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 input signal S1 and the second input signal S2 are positive voltages equal to or higher than the pinch-off voltage, the
トランジスタ23およびトランジスタ24の両方がON状態の時間は、第1入力信号S1と第2入力信号S2との位相差に対応する。すなわち、2つの入力信号の位相差が小さい場合、両方ともON状態である時間は長くなり、2つの入力信号の位相差が大きい場合は、両方ともON状態である時間は短くなる。これにより、第1入力信号S1と第2入力信号S2との位相差の増減が、トランジスタ26のドレイン端子への電源電圧Vddの供給時間の増減に置き換えられる。
The time when both the
トランジスタ26は、ゲート端子とドレイン端子と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、トランジスタ26のドレインには、第1入力信号S1と第2入力信号S2との位相差に応じて、電源電圧Vddが供給されるため、トランジスタ26のゲート端子には、2つの入力信号の位相差に応じた電圧が発生することになる。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を通じて定電流源6の図示せぬ電流値設定端子に供給される。これにより、定電流源6には、第1入力信号S1および第2入力信号S2の位相差に対応した定電流が流れることになる。
The
図3に出力整合回路16の回路構成を示す。端子17は、直流阻止を目的とするキャパシタ
27の一方端に接続されている。キャパシタ27の他方端はインダクタ29の一方端に接続されており、インダクタ29の他方端はキャパシタ30の一方端に接続されており、キャパシタ30の他方端は出力端子3に接続されている。このインダクタ29およびキャパシタ30によって、基本波でインピーダンス整合を取るための直列共振回路が構成されている。インダクタ29のインダクタンス値およびキャパシタ30の容量値は、基本波周波数で直列共振するように選択される。このような構成を備える出力整合回路16は、トランジスタ4のドレイン端子から出力端子3側を見たインピーダンスを基本波周波数で整合させる。
FIG. 3 shows a circuit configuration of the
Connected to one end of 27. The other end of the
図4に低域通過フィルタ回路8の回路構成を示す。インダクタ32は、端子9と端子10との間に直列に接続されており、キャパシタ31は、端子10とグランド電位との間に直列に接続されている。このような構成を備える低域通過フィルタ回路8は、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キャパシタ31を介してグランドへ流すことができる。
FIG. 4 shows a circuit configuration of the low-
このような構成を備える本例の電力増幅合成回路において、トランジスタ33は、第2入力信号S2の電圧がピンチオフ電圧Vpよりも大きい正の電圧のときのみON状態になって、第1入力信号S1を通過させる(同様に、トランジスタ34は、第1入力信号S1の電圧がピンチオフ電圧Vpよりも大きい正の電圧のときのみON状態になって、第2入力信号S2を通過させる)。これにより、トランジスタ4は、第1入力信号S1および第2入力信号S2が共にピンチオフ電圧Vpより大きい正の電圧である期間だけON状態となる。
In the power amplification and synthesis circuit of this example having such a configuration, the
したがって、トランジスタ4がON状態の時間は、第1入力信号S1と第2入力信号S2との位相差に対応する。すなわち、2つの入力信号の位相差が小さい場合、トランジスタ4がON状態である時間は長くなり、2つの入力信号の位相差が大きい場合は、トランジスタ4がON状態である時間は短くなる。これにより、第1入力信号S1と第2入力信号S2との位相差の増減が、トランジスタ4がON状態である時間の増減に置き換えられる。 Therefore, the time during which the transistor 4 is ON corresponds to the phase difference between the first input signal S1 and the second input signal S2. That is, when the phase difference between the two input signals is small, the time during which the transistor 4 is in the ON state is long, and when the phase difference between the two input signals is large, the time during which the transistor 4 is in the ON state is short. Thereby, the increase / decrease in the phase difference between the first input signal S1 and the second input signal S2 is replaced with the increase / decrease in the time during which the transistor 4 is in the ON state.
なお、第1入力信号S1および第2入力信号S2がともにVpより大きい正の電圧である期間は、第1入力信号S1および第2入力信号S2と同じ周期で発生するため、トランジスタ4がON状態になる期間も第1入力信号S1および第2入力信号S2と同じ周期で発生する。そのため、トランジスタ4のドレイン電圧も第1入力信号S1および第2入力信号S2と同じ周波数成分を含むことになる。 Note that the period in which both the first input signal S1 and the second input signal S2 are positive voltages greater than Vp is generated in the same cycle as the first input signal S1 and the second input signal S2, so that the transistor 4 is in the ON state. Is also generated in the same cycle as the first input signal S1 and the second input signal S2. Therefore, the drain voltage of the transistor 4 also includes the same frequency component as the first input signal S1 and the second input signal S2.
そして、出力整合回路16によって、トランジスタ4のドレイン電圧から基本波成分(第1入力信号S1および第2入力信号S2と同じ周波数成分)が抽出されて出力端子3から出力される。この出力信号は、第1入力信号S1および第2入力信号S2の位相差の増減とは逆に増減するものであり、第1入力信号S1および第2入力信号S2が合成されて増幅されたものになる。
Then, the fundamental wave component (the same frequency component as the first input signal S1 and the second input signal S2) is extracted from the drain voltage of the transistor 4 by the
なお、第1入力信号S1および第2入力信号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、インダクタ29のインダクタンス値と、キャパシタ30およびキャパシタ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、トランジスタ4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。
Note that the voltages of the first input signal S1 and the second input signal S2 are voltages sufficient for the transistor to saturate, and the inductance value of the
トランジスタ4がON状態となると、低域通過フィルタ回路8を介して、電源電圧Vddからトランジスタ4に電流が流れ込む。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キャパシタ14を通過してグランドへ流れ、直流成分は定電流源6に
流れる。
When the transistor 4 is turned on, a current flows from the power supply voltage Vdd into the transistor 4 through the low-
トランジスタ4のソース側に定電流源6を設けない場合、トランジスタ4のドレイン電流は自由に流れる。しかしながら、ドレイン電流の直流成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、損失となる。このため、第1入力信号S1および第2入力信号S2の位相差が大きく、それらを合成した出力電力も小さくなるときに、大きなドレイン電流が流れることは、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。本例の電力増幅合成回路は、定電流源6によって、2つの入力信号S1、S2の位相差に応じてトランジスタ4のドレイン電流を制限することにより、電源効率を向上させることができる。
When the constant
第1入力信号S1および第2入力信号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、定電流源6も大きな電流値が設定される。その結果、出力整合回路16に大きな電力を供給することができる。一方、第1入力信号S1および第2入力信号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、定電流源6には小さな電流値が設定される。その結果、トランジスタ4を流れることができるバイアス電流を小さくすることができ、損失を小さくすることができる。
When the phase difference between the first input signal S1 and the second input signal S2 is small, the control voltage from the
このようにして、第1入力信号S1および第2入力信号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つの入力信号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得ることができる。 In this way, when the phase difference between the first input signal S1 and the second input signal S2 is large and the output power is thereby reduced, the bias current included in the drain current of the transistor is limited to be small, which is unnecessary. Power consumption can be reduced and power efficiency can be increased. As a result, it is possible to obtain a power amplification and synthesis circuit with high power supply efficiency that can combine power while amplifying the two input signals S1 and S2 with high efficiency.
また、本例の電力増幅合成回路によれば、第1入力信号S1および第2入力信号S2の位相差に応じて、トランジスタ4のドレイン端子から出力整合回路16側を見たインピーダンスを変化させることで、さらに効率的な電力増幅合成回路を得ることができる。トランジスタ4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は、出力整合回路16のインダクタ29およびキャパシタ30と、低域通過フィルタ回路8のキャパシタ31がある。
Further, according to the power amplification and synthesis circuit of this example, the impedance of the transistor 4 viewed from the
第1入力信号S1および第2入力信号S2の位相差がない場合、インダクタ29およびキャパシタ30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。キャパシタ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、トランジスタ4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外部回路に効率良く供給することができる。
When there is no phase difference between the first input signal S1 and the second input signal S2, the series resonance circuit composed of the
一方、第1入力信号S1および第2入力信号S2の位相差が大きくなった場合、インダクタ29およびキャパシタ30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、キャパシタ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、トランジスタ4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4側に戻され、出力整合回路16を通って負荷回路に伝達されない。そのため、トランジスタ4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 input signal S1 and the second input signal S2 becomes large, the series resonance circuit including the
(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。図6は
、図5の電力増幅合成回路における出力整合回路16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. FIG. 6 is a circuit diagram showing the
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、トランジスタ5と、定電流源7と、低域通過フィルタ回路11と、キャパシタ15とを備えている。また、本例の電力増幅合成回路における出力整合回路16は、図3に示した出力整合回路16に加えて、キャパシタ28と、端子18とを備えている。
The power amplification and synthesis circuit of this example includes a transistor 5, a constant
トランジスタ5は、ゲート端子がトランジスタ34のドレイン端子に接続されているとともにソース端子が定電流源7を介してグランド電位に接続されている。定電流源7の図示せぬ電流値設定端子が、電流制御回路19の端子22に接続されている。また、トランジスタ5のソース端子は、キャパシタ15を介してグランド電位に接続されている。低域通過フィルタ回路11は、低域通過フィルタ回路8と同様の構成および機能を備えるものである。
低域通過フィルタ回路11の一方端(端子13)は、トランジスタ5のドレイン端子に接続されており、低域通過フィルタ回路11の他方端(端子12)は、電源電位Vddに接続されている。
The transistor 5 has a gate terminal connected to the drain terminal of the
One end (terminal 13) of the low-
図6に示す出力整合回路16は、図3に示した出力整合回路16に対して、キャパシタ27の他方端およびインダクタ29の一方端にキャパシタ28の一方端を接続し、キャパシタ28の他方端に端子18を接続したものである。出力整合回路16の端子18は、コンデンサ5のドレイン端子に接続されている。
The
このような構成を備える本例の電力増幅合成回路においては、トランジスタ5は、トランジスタ4と全く同様に機能する。すなわち、第1入力信号S1に応じてトランジスタ4が動作するのと全く同様に、第2入力信号S2に応じてトランジスタ5が動作する。そして、トランジスタ5はトランジスタ4と同じタイミングでONになり、トランジスタ5のドレイン電圧は、トランジスタ4のドレイン電圧と同様に、第1入力信号S1および第2入力信号S2と同じ周波数成分を含むことになる。 In the power amplification and synthesis circuit of this example having such a configuration, the transistor 5 functions in the same manner as the transistor 4. That is, the transistor 5 operates in response to the second input signal S2 just as the transistor 4 operates in response to the first input signal S1. Then, the transistor 5 is turned on at the same timing as the transistor 4, and the drain voltage of the transistor 5 includes the same frequency component as the first input signal S1 and the second input signal S2, similarly to the drain voltage of the transistor 4. Become.
そして、出力整合回路16によって、トランジスタ4およびトランジスタ5のドレイン電圧から基本波成分が抽出されて出力端子3から出力される。この出力信号は、第1入力信号S1および第2入力信号S2の位相差の増減とは逆に増減するものであり、第1入力信号S1および第2入力信号S2が合成されて増幅されたものになる。
Then, the fundamental wave component is extracted from the drain voltages of the transistors 4 and 5 by the
また、本例の電力増幅合成回路において、電流制御回路19から出力される電流制御信号は、第1入力信号S1および第2入力信号S2の位相差が増加すると定電流源6を流れる電流が減少するように定電流源6を制御するとともに、第1入力信号S1および第2入力信号S2の位相差が増加すると定電流源7を流れる電流が減少するように定電流源7を制御する。これにより、第1入力信号S1および第2入力信号S2の位相差が大きくなって、出力電力が小さくなるときに、トランジスタ4およびトランジスタ5を流れるバイアス電流を小さくすることができるので、電源効率を向上させることができる。
In the power amplification and synthesis circuit of this example, the current control signal output from the
(実施の形態の第3の例)
図7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。本例の電力増幅回路は、図7に示すように、包絡線変動を有する入力信号を第1定包絡線信号および第2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62と、第1定包絡線信号および第2定包絡線信号が第1入力信号S1および第2入力信号S2として入力端子1および入力端子2にそれぞれ入力される、上述した電力増幅合成回路61とを備えている。
(Third example of embodiment)
FIG. 7 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. 7, the power amplifier circuit of this example includes a constant envelope
このような構成を備える本例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、入力信号の振幅の増減と逆に増減する位相差を有する第1定包絡線信号および第2定包絡線信号に変換した後に、高い電源効率で増幅して、増幅された包絡線変動を有する出力信号を出力することができる。これにより、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 constant envelope signal and the second constant signal having a phase difference that increases or decreases the input signal having the envelope fluctuation in the opposite direction to the increase or decrease in the amplitude of the input signal. After being converted into an envelope signal, it can be amplified with high power supply efficiency, and an output signal having an amplified envelope variation can be output. Thereby, a power amplifier circuit with high power supply efficiency can be obtained.
(実施の形態の第4の例)
図8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. 8 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8に示すように、送信回路81に、図7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を用いて増幅してアンテナ82に出力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. 8, an
(実施の形態の第5の例)
図9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. 9 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9に示すように、送信回路81に、図7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、電力増幅回路70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を用いて増幅してアンテナ82に出力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通信装置を得ることができる。
In the communication apparatus of this example, as shown in FIG. 9, 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。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つの入力信号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 transistors 4 and 5 were gallium arsenide FETs, and the power supply voltage was 4.5V. The
4,5,23,24,26,33,34:トランジスタ
6,7:定電流源
8,11: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
4, 5, 23, 24, 26, 33, 34:
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)
ソース端子に前記第2入力信号が入力されるとともに、ゲート端子に前記第1入力信号と同相の信号が入力される第2のトランジスタと、
ゲート端子が前記第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ソース端子が定電流源を介してグランド電位に接続される第3のトランジスタと、
一方端が前記第3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低域通過フィルタ回路と、
前記第3のトランジスタのドレイン端子に接続された出力整合回路と、
前記第1入力信号および前記第2入力信号が入力されて、前記第1入力信号および前記第2入力信号の位相差が増加すると前記定電流源を流れる電流が減少するように前記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 transistor in which a first input signal is input to the source terminal and a signal in phase with the second input signal is input to the gate terminal;
A second transistor in which the second input signal is input to a source terminal and a signal in phase with the first input signal is input to a gate terminal;
A third transistor having a gate terminal connected to the drain terminal of the first transistor and a source terminal connected to a ground potential via a constant current source;
A low-pass filter circuit having one end connected to the drain terminal of the third transistor and the other end connected to the power supply potential;
An output matching circuit connected to the drain terminal of the third transistor;
When the first input signal and the second input signal are input and the phase difference between the first input signal and the second input signal increases, the constant current source is controlled so that the current flowing through the constant current source decreases. And a current control circuit that outputs a current control signal to be controlled.
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