WO2008035396A1

WO2008035396A1 - Power amplifying apparatus

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Publication number: WO2008035396A1
Application number: PCT/JP2006/318517
Authority: WO
Inventors: Shinji Ueda
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2006-09-19
Filing date: 2006-09-19
Publication date: 2008-03-27
Anticipated expiration: 2009-03-19
Also published as: JPWO2008035396A1

Abstract

A power amplifying apparatus wherein the number of λ/4 transfer lines partially constituting a Doherty amplifier has been reduced. In this power amplifying apparatus (100), the characteristic impedance of a first λ/4 transfer line (105) partially constituting the Doherty amplifier on the side of a carrier amplifier (103) is set to be greater than the output impedance of the carrier amplifier (103). For example, when the output impedance of the carrier amplifier (103) is 50 Ω, the characteristic impedance of the first λ/4 transfer line (105) is set to be 50 × 21/2 ≈ 71 Ω. In addition, a peak output matching circuit (109) on the output side of a peak amplifier (108) is adapted to match to an impedance higher than a load impedance (Z). For example, the peak amplifier output matching circuit (109) matches to an impedance that is equal to a double of the load impedance (Z).

Description

明細書 Specification

電力増幅装置 Power amplifier

技術分野 Technical field

[0001] 本発明は、携帯端末などの移動通信端末に適用できる電力増幅装置に関し、特に TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to a power amplifying apparatus applicable to a mobile communication terminal such as a portable terminal, and in particular.

、マルチキャリア信号を送受信するマルチキャリア方式の携帯端末に適用できるドノ、ティ増幅器力なる電力増幅装置に関する。 The present invention relates to a power amplifying device having a Dono and a toy amplifier power that can be applied to a multi-carrier portable terminal that transmits and receives multi-carrier signals.

背景技術 Background art

[0002] 近年、高速無線伝送を実現可能な通信方式として、マルチパスやフェージングに強いマルチキャリア方式が注目を集めている。このようなマルチキャリア方式では、複数のキャリア (搬送波）に重畳された送信信号が時間軸上で加算されるため、マルチキャリア信号に高いピーク電力が生じる。そこで、このような高いピーク電力を有するマルチキャリア信号であっても高効率に増幅を行うことが可能な電力増幅装置として、ドハティ増幅器が知られている（例えば、非特許文献 1参照)。 In recent years, multi-carrier schemes that are resistant to multipath and fading are attracting attention as communication schemes capable of realizing high-speed wireless transmission. In such a multi-carrier scheme, transmission signals superimposed on a plurality of carriers (carrier waves) are added on the time axis, resulting in high peak power in the multi-carrier signal. Thus, a Doherty amplifier is known as a power amplifying apparatus that can amplify even a multicarrier signal having such a high peak power with high efficiency (for example, see Non-Patent Document 1).

[0003] 図 1は、一般的に知られているドノ、ティ増幅器力もなる電力増幅装置の概略的な構成図である。図 1に示すように、一般的なドハティ増幅器は、入力される RF信号を分配する分配器 1、キャリア増幅器入力整合回路 2、キャリア増幅器 3、キャリア増幅器出力整合回路 4、 90° の位相遅延を行う第一の λ Ζ4伝送線路 5、 90° の位相遅延を行う第二の λ Ζ4伝送線路 6、ピーク増幅器入力整合回路 7、ピーク増幅器 8、ピーク増幅器出力整合回路 9、及び 90° の位相遅延を行う第三の λ Ζ4伝送線路 10 によって構成され、負荷 11に接続されている。このような構成において、第一の λ Ζ 4伝送線路 5による 90° の位相遅延の作用により、ピーク増幅器 8の出力電流によつてキャリア増幅器 3の負荷インピーダンスが変調される。 [0003] FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a generally known power amplifying apparatus having Dono and Tee amplifier power. As shown in Figure 1, a typical Doherty amplifier has a distributor 1 that distributes the input RF signal, a carrier amplifier input matching circuit 2, a carrier amplifier 3, a carrier amplifier output matching circuit 4, and a phase delay of 90 °. First λ Ζ4 transmission line 5 performing 90 ° phase delay, second λ Ζ4 transmission line 6 performing peak delay 6, peak amplifier input matching circuit 7, peak amplifier 8, peak amplifier output matching circuit 9 and 90 It is composed of a third λ 4 transmission line 10 with a phase delay of 0 ° and is connected to a load 11. In such a configuration, the load impedance of the carrier amplifier 3 is modulated by the output current of the peak amplifier 8 by the action of the phase delay of 90 ° by the first λλ4 transmission line 5.

[0004] 上述のようなドハティ増幅器においては、入力電力が低い領域では、キャリア増幅器 3のみが負荷インピーダンスの高、状態で動作するために高効率な動作を行、、入力電力が高い領域では、ピーク増幅器 8の出力電流によってキャリア増幅器 3の負荷インピーダンスが下がり、高効率を維持しながら飽和電力を引き上げるため、高いピーク電力を有する信号であっても高効率な増幅を行うことができる。つまり、入力電力が低い領域力入力電力が高い領域まで高効率な増幅を行うことができる（例えば、特許文献 1参照)。 [0004] In the Doherty amplifier as described above, in a region where the input power is low, only the carrier amplifier 3 operates in a state where the load impedance is high and operates at a high efficiency, and in a region where the input power is high. Since the load impedance of the carrier amplifier 3 is lowered by the output current of the peak amplifier 8 and the saturation power is raised while maintaining high efficiency, even a signal having high peak power can be amplified with high efficiency. In other words, input power Low-area power A high-efficiency amplification can be performed up to a region where the input power is high (see, for example, Patent Document 1).

[0005] ところで、図 1に示すようなドノ、ティ増幅器力もなる電力増幅装置において、約 35 Ω の特性インピーダンスを有する第三の λ Ζ4伝送線路 10の作用により、通常は 50 Ω の負荷 11が 25 Ωに変換される。すなわち、負荷 11のインピーダンスは、 35²÷50 = 24.5 Ωとなり、約 25 Ωに変換される。このようにして、第三の λ Ζ4伝送線路 10が負荷 11に対するインピーダンス変として機能することになる。 [0005] By the way, in the power amplifying apparatus having Dono and Tee amplifier power as shown in Fig. 1, a load of 11 Ω is usually 50 Ω due to the action of the third λ 4 transmission line 10 having a characteristic impedance of about 35 Ω. Is converted to 25 Ω. In other words, the impedance of load 11 is 35 ² ÷ 50 = 24.5 Ω, which is converted to about 25 Ω. In this way, the third λΖ4 transmission line 10 functions as an impedance change for the load 11.

[0006] また、入力電力が大きいときは、キャリア増幅器 3とピーク増幅器 8がともに動作して負荷 11へ出力電流を供給する。このとき、前述のように見かけ上 25 Ωに変換された負荷 11を、キャリア増幅器 3とピーク増幅器 8で均等に駆動することにより、 a点から負荷 11を見たインピーダンスと B点から負荷 11を見たインピーダンスは共に 50 Ωとなる。さらに、特性インピーダンス 50 Ωで構成された第一の λ Ζ4伝送線路 5により、 Α点から負荷を見たインピーダンスは、（50²÷50 = ) 50 Ωとして見えるため、キャリア増幅器 3から見た負荷 11のインピーダンスは 50 Ωになる。 [0006] When the input power is large, both the carrier amplifier 3 and the peak amplifier 8 operate to supply an output current to the load 11. At this time, the load 11 apparently converted to 25 Ω as described above is equally driven by the carrier amplifier 3 and the peak amplifier 8, so that the impedance viewed from the point a and the load 11 from the point B Both impedances are 50 Ω. Furthermore, with the first λ Ζ4 transmission line 5 configured with a characteristic impedance of 50 Ω, the impedance seen from the Α point appears as (50 ² ÷ 50 =) 50 Ω, so that the carrier amplifier 3 sees it. The impedance of load 11 is 50 Ω.

[0007] 一方、入力電力が小さいときは、キャリア増幅器 3のみが動作して負荷 11へ出力電流を供給する。このとき、ピーク増幅器 8の出力は見かけ上オープンになっているので、 Β点からピーク増幅器 8を見たインピーダンスは Highインピーダンスとなるため、 a 点から負荷 11を見たインピーダンスは、前述のように変換された状態のままの 25 Ω に見えることになる。 On the other hand, when the input power is small, only the carrier amplifier 3 operates to supply the output current to the load 11. At this time, since the output of the peak amplifier 8 is apparently open, the impedance when the peak amplifier 8 is viewed from the saddle point is a high impedance, so the impedance when the load 11 is viewed from the point a is as described above. It will appear to be 25 Ω as is.

[0008] また、特性インピーダンス 50 Ωで構成された第一の λ /4伝送線路 5により、 Α点から負荷 11を見たインピーダンスは、（50²÷25 = ) 100 Ωとして見えるため、キャリア増幅器 3の負荷インピーダンスは 100 Ωになる。そこで、キャリア増幅器 3のキャリア増幅器出力整合回路 4を、負荷 11が 50 Ωで高い飽和電力となるように設計し、かつ、負荷 11が 100 Ωで高効率となるように設計することにより、ノックオフを大きくとったときでも高効率に電力増幅を行うことが可能となる。 [0008] Also, with the first λ / 4 transmission line 5 configured with a characteristic impedance of 50 Ω, the impedance when the load 11 is viewed from the saddle point appears as (50 ² ÷ 25 =) 100 Ω. The load impedance of amplifier 3 is 100 Ω. Therefore, by designing the carrier amplifier output matching circuit 4 of the carrier amplifier 3 so that the load 11 has a high saturation power at 50 Ω and the load 11 has a high efficiency at 100 Ω. Even when the knock-off is large, power amplification can be performed with high efficiency.

特干文献 1： RF Power Amplifiers for Wireless Communications , b TEVEし. CRI Special Reference 1: RF Power Amplifiers for Wireless Communications, b TEVE. CRI

PPS, Artech House Publishers PPS, Artech House Publishers

特許文献 1：特開 2005— 3229931号公報発明の開示 Patent Document 1: Japanese Patent Laid-Open No. 2005-3229931 Disclosure of the invention

発明が解決しょうとする課題 Problems to be solved by the invention

[0009] し力しながら、図 1に示すような従来のドノ、ティ増幅器力もなる電力増幅装置においては、 λ Ζ4伝送線路を少なくとも 3個使用する構成になっているため、ドハティ増幅器の回路規模が大きくなつて電力増幅装置を小型化することが困難である。したがつて、電力増幅装置の回路構成が大きくなることにより、携帯端末などの移動通信端末を小型化すると、う要求に対応することができな、。 [0009] However, in the conventional power amplifying apparatus having the Dono and Tee amplifier power as shown in FIG. 1, since it is configured to use at least three λ 線路 4 transmission lines, the Doherty amplifier Therefore, it is difficult to downsize the power amplifying device. Therefore, due to the increase in the circuit configuration of the power amplifying device, it is not possible to meet the demands for downsizing mobile communication terminals such as portable terminals.

[0010] 本発明の目的は、このような事情に鑑みてなされたもので、ドノ、ティ増幅器を構成する λ Ζ4伝送線路の個数を削減して小型化を図った電力増幅装置を提供することである。 An object of the present invention has been made in view of such circumstances, and provides a power amplifying device that is reduced in size by reducing the number of λΖ4 transmission lines that constitute a Dono and Tee amplifier. That is.

課題を解決するための手段 Means for solving the problem

[0011] 本発明の電力増幅装置は、入力電力が供給されているときは常時動作する第一の増幅器と、入力電力が所定のレベルより大きいときに動作する第二の増幅器とを備えたドハティ増幅器からなる電力増幅装置であって、第一の増幅器の出力側に直列接続された第一の λ Ζ4伝送線路の特性インピーダンス Ζは負荷インピーダンスより [0011] A power amplifying apparatus according to the present invention includes a first amplifier that always operates when input power is supplied, and a second amplifier that operates when the input power is greater than a predetermined level. A power amplifying device consisting of an amplifier. The characteristic impedance Ζ of the first λ Ζ4 transmission line connected in series to the output side of the first amplifier is derived from the load impedance.

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大きい構成を採っている。また、第二の増幅器の出力整合回路は、負荷インピーダンス ζより高、インピーダンスに整合するように調整されて!、る。 It has a large structure. Also, the output matching circuit of the second amplifier is adjusted to match the impedance higher than the load impedance ζ!

発明の効果 The invention's effect

[0012] 本発明によれば、負荷側に直列に存在していた第三の λ Ζ4伝送線路を削除することにより、 λ Ζ4伝送線路の使用個数を削減することができるので、ドハティ増幅器の高効率特性を損なうことなぐ電力増幅器の回路規模を小さくすることが可能となる。その結果、このような電力増幅器を内蔵する携帯端末などの移動通信端末を小型化することができる。また、負荷インピーダンスが乱れた際でもキャリア増幅器の出力インピーダンスが高く見えるため、負荷インピーダンスの変動に対しても安定した電力増幅を行うことができる。その結果、負荷が変動したときでも負荷側へ安定した電力を供給することができる。 [0012] According to the present invention, the number of λ Ζ4 transmission lines used can be reduced by deleting the third λ 線路 4 transmission lines that existed in series on the load side. It is possible to reduce the circuit scale of the power amplifier without impairing the efficiency characteristics. As a result, a mobile communication terminal such as a portable terminal incorporating such a power amplifier can be reduced in size. In addition, even when the load impedance is disturbed, the output impedance of the carrier amplifier appears to be high, so that stable power amplification can be performed even when the load impedance varies. As a result, stable power can be supplied to the load side even when the load fluctuates.

[0013] さらに、入力電力が高いときに、キャリア増幅器の出力とピーク増幅器の出力とを接続する第一の λ Ζ4伝送線路によりピーク増幅器力見たキャリア増幅器出力側の見かけ上のインピーダンスを高くすることができるので、ピーク増幅器力キャリア増幅器へ流れる横流を低く抑えることができる。その結果、負荷インピーダンスが乱れたときでも、負荷特性に強、C級増幅器であるピーク増幅器力も負荷側へ安定した電力を供給することができる。 Furthermore, when the input power is high, the output of the carrier amplifier is connected to the output of the peak amplifier. Since the apparent impedance on the carrier amplifier output side seen from the peak amplifier force can be increased by the first λΖ4 transmission line, the cross current flowing to the peak amplifier force carrier amplifier can be kept low. As a result, even when the load impedance is disturbed, the load characteristics are strong, and the peak amplifier force, which is a class C amplifier, can supply stable power to the load side.

図面の簡単な説明 Brief Description of Drawings

[0014] [図 1]一般的に知られているドノ、ティ増幅器力もなる電力増幅装置の概略的な構成図 [0014] [Fig. 1] Schematic configuration of a generally known power amplifying apparatus having Dono and Tee amplifier power

[図 2]本発明の実施の形態 1に係る電力増幅装置の構成を示すブロック図 FIG. 2 is a block diagram showing a configuration of a power amplifying device according to Embodiment 1 of the present invention.

[図 3]本発明の実施の形態 2に係る電力増幅装置の動作を説明するためのドノ、ティ増幅器の要部の等価回路 FIG. 3 is an equivalent circuit of the main part of a Dono / Tee amplifier for explaining the operation of the power amplifying apparatus according to Embodiment 2 of the present invention.

発明を実施するための最良の形態 BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION

[0015] 〈発明の概要〉 <Summary of the invention>

本発明の電力増幅装置においては、従来のドハティ増幅器においては必要であつた負荷に直列の 35 Ωの第三の λ Ζ4伝送線路を削除し、キャリア増幅器の出力側にある第一の λ Ζ4伝送線路の特性インピーダンスを、例えば 50 Ωから、 (50 X 2^{1 2}= ) 71 Ωに大きくする。さらに、ピーク増幅器の出力側にあるピーク増幅器出力整合回路を 100 Ωに整合するように最適化する。これによつて、ドハティ増幅器の高効率特性と安定動作を維持しながら、 λ Ζ4伝送線路を 1個削減して小型化を図った電力増幅装置を実現することが可能となる。 In the power amplifying device of the present invention, the 35 Ω third λ 4 transmission line in series with the load required in the conventional Doherty amplifier is deleted, and the first λ 4 transmission on the output side of the carrier amplifier is removed. For example, the characteristic impedance of the line is increased from 50 Ω to (50 X 2 ^{1 2} =) 71 Ω. In addition, the peak amplifier output matching circuit on the output side of the peak amplifier is optimized to match 100 Ω. As a result, it is possible to realize a power amplifying apparatus that is reduced in size by reducing one λ 4 transmission line while maintaining the high efficiency characteristics and stable operation of the Doherty amplifier.

[0016] 次に、本発明の電力増幅装置の具体的な実施の形態の幾つかについて詳細に説明する。なお、以下の各実施の形態で用いる図面において、同一の構成要素は同一の符号を付し、かつ重複する説明は可能な限り省略する。 Next, some specific embodiments of the power amplifying device of the present invention will be described in detail. Note that in the drawings used in the following embodiments, the same components are denoted by the same reference numerals, and redundant description will be omitted as much as possible.

[0017] 〈実施の形態 1〉 <Embodiment 1>

図 2は、本発明の実施の形態 1に係る電力増幅装置の構成を示すブロック図である。図 2に示す電力増幅装置 100は、分配器 101、キャリア増幅器入力整合回路 102、キャリア増幅器 103、キャリア増幅器出力整合回路 104、第一の λ Ζ4伝送線路 105 、第二の λ Ζ4伝送線路 106、ピーク増幅器入力整合回路 107、ピーク増幅器 108 、及びピーク増幅器出力整合回路 109によって構成され、負荷 111に接続されている。 FIG. 2 is a block diagram showing a configuration of the power amplifying device according to Embodiment 1 of the present invention. 2 includes a distributor 101, a carrier amplifier input matching circuit 102, a carrier amplifier 103, a carrier amplifier output matching circuit 104, a first λΖ4 transmission line 105, a second λΖ4 transmission line 106, Peak amplifier input matching circuit 107, peak amplifier 108 , And a peak amplifier output matching circuit 109, and is connected to a load 111.

[0018] 分配器 101は、 RF信号の入力電力を二系統に分配する機能を有し、キャリア増幅器入力整合回路 102はキャリア増幅器 103の入力側インピーダンスを整合させる機能を有している。第一の増幅器であるキャリア増幅器 103は、通常は AB級増幅器で構成され、分配器 101によって分配された第一系統の出力電力を増幅する機能を有している。キャリア増幅器出力整合回路 104は、キャリア増幅器 103の出力側インピ一ダンスを整合させる機能を有している。第一の λ Ζ4伝送線路 105は、キャリア増幅器 103の出力電力の位相を 90度シフトしてピーク増幅器 108の出力電力と合成する機能を有している。 The distributor 101 has a function of distributing the input power of the RF signal into two systems, and the carrier amplifier input matching circuit 102 has a function of matching the input side impedance of the carrier amplifier 103. The carrier amplifier 103, which is the first amplifier, is normally composed of a class AB amplifier and has a function of amplifying the output power of the first system distributed by the distributor 101. The carrier amplifier output matching circuit 104 has a function of matching the output side impedance of the carrier amplifier 103. The first λΖ4 transmission line 105 has a function of combining the output power of the peak amplifier 108 by shifting the phase of the output power of the carrier amplifier 103 by 90 degrees.

[0019] 第二の λ Ζ4伝送線路 106は、分配器 101によって分配された第二系統の出力電力の位相を 90度シフトする機能を有し、ピーク増幅器入力整合回路 107は、ピーク増幅器 108の入力側インピーダンスを整合させる機能を有して、る。第二の増幅器であるピーク増幅器 108は、通常は負荷特性に強い C級増幅器で構成され、位相が 90度シフトされた第二の λ Ζ4伝送線路 106の出力電力があら力じめ規定されたレベル以上のときに増幅をする機能を有している。ピーク増幅器出力整合回路 109は、ピーク増幅器 108の出力側インピーダンスを整合させる機能を有している。なお、キャリア増幅器 103とピーク増幅器 108の電力容量は同じ (つまり、両者の電力容量は 1対 1)である。 The second λ Ζ4 transmission line 106 has a function of shifting the phase of the output power of the second system distributed by the distributor 101 by 90 degrees, and the peak amplifier input matching circuit 107 includes a peak amplifier 108 It has a function to match the impedance on the input side. The peak amplifier 108, which is the second amplifier, is usually a class C amplifier with strong load characteristics, and the output power of the second λ Ζ4 transmission line 106 whose phase is shifted by 90 degrees is preliminarily specified. It has a function to amplify when above the level. The peak amplifier output matching circuit 109 has a function of matching the output side impedance of the peak amplifier 108. Note that the power capacities of the carrier amplifier 103 and the peak amplifier 108 are the same (that is, the power capacities of both are 1: 1).

[0020] このような構成において、第一の λ /4伝送線路 105の特性インピーダンスは、キヤリア増幅器 103の出力インピーダンスよりも大きくなるように設定する。つまり、第一の λ /4伝送線路 105の特性インピーダンスを 50 Ω力も 71 Ωに大きくし、かつ、ピーク増幅器 108が 100 Ωで最大出力が得られるようにピーク増幅器出力整合回路 109を調整する。あら力じめこのような設定を行うことにより、ドハティ増幅器においては次のような動作が行われる。 In such a configuration, the characteristic impedance of the first λ / 4 transmission line 105 is set to be larger than the output impedance of the carrier amplifier 103. In other words, the peak amplifier output matching circuit 109 is adjusted so that the characteristic impedance of the first λ / 4 transmission line 105 is increased to 71 Ω by 50 Ω force and the peak amplifier 108 can obtain the maximum output at 100 Ω. By making such a setting, the following operations are performed in the Doherty amplifier.

[0021] まず、入力電力が小さくてピーク増幅器 108が OFFのときの動作について説明する。ピーク増幅器 108側の第二系統においては、 C点から B点を見たインピーダンスは Highインピーダンスであるので、 a点から C点（負荷側）力もみたインピーダンスは、負荷のインピーダンスと同じ 50 Ωとして見える。また、第一の λ /4伝送線路 105の特性インピーダンスが 71 Ωであるので、 Α点から第一の λ Ζ4伝送線路 105を見たィンピーダンスは、 71²÷ 50= 100 Ωとなる。 First, an operation when the input power is small and the peak amplifier 108 is OFF will be described. In the second system on the peak amplifier 108 side, the impedance from point C to point B is high impedance, so the impedance from point a to point C (load side) is also It appears as 50 Ω, which is the same as the load impedance. Since the characteristic impedance of the first λ / 4 transmission line 105 is 71 Ω, the impedance when the first λ λ4 transmission line 105 is viewed from the saddle point is 71 ² ÷ 50 = 100 Ω.

[0022] 次に、入力電力が大きくてピーク増幅器 108が ONのときの動作について説明する。このとき、キャリア増幅器 103とピーク増幅器 108がほぼ同じ電力を出力しているとすると、 a点から C点を見たインピーダンスと B点から C点を見たインピーダンスは共に 100 Ωとなる。したがって、ピーク増幅器 108が 100 Ωで最大出力を出せるようにピーク増幅器 108のピーク増幅器出力整合回路 109を調整する。 Next, an operation when the input power is large and the peak amplifier 108 is ON will be described. At this time, assuming that the carrier amplifier 103 and the peak amplifier 108 output substantially the same power, the impedance when the point C is viewed from the point a and the impedance when the point C is viewed from the point B are both 100 Ω. Therefore, the peak amplifier output matching circuit 109 of the peak amplifier 108 is adjusted so that the peak amplifier 108 can output the maximum output at 100Ω.

[0023] 一方、第一の λ Ζ4伝送線路 105の特性インピーダンスは 71 Ωであるので、 Α点から第一の λ /4伝送線路 105を見たインピーダンスは、 71²÷ 100 = 50 Ωとなる。 [0023] On the other hand, the characteristic impedance of the first λ Ζ4 transmission line 105 is 71 Ω, so the impedance of the first λ / 4 transmission line 105 seen from the saddle point is 71 ² ÷ 100 = 50 Ω. Become.

[0024] この結果、キャリア増幅器 103の負荷インピーダンス（つまり、 Α点から第一の λ /4 伝送線路 105を見たインピーダンス）は、入力電力が小さくてピーク増幅器 108が Ο FFのときには 100 Ωとなり、入力電力が大きくてピーク増幅器 108が ONのときには 5 0 Ωとなる。したがって、キャリア増幅器 103のキャリア増幅器出力整合回路 104を、 1 00 Ωの負荷で高利得 ·高効率となるように調整し、かつ、 50 Ωの負荷で高飽和電力となるように調整することにより、入力電力が小さいとき、つまり、ノックオフを大きくとつたときの効率を高くすることができる。 As a result, the load impedance of the carrier amplifier 103 (that is, the impedance when the first λ / 4 transmission line 105 is viewed from the saddle point) is 100 Ω when the input power is small and the peak amplifier 108 is ΟFF. When the input power is large and the peak amplifier 108 is ON, it becomes 50 Ω. Therefore, the carrier amplifier output matching circuit 104 of the carrier amplifier 103 is adjusted so as to have high gain and high efficiency with a load of 100 Ω, and with high saturation power with a load of 50 Ω. When the input power is small, that is, when the knock-off is large, the efficiency can be increased.

[0025] このようにして、入力電力が小さくてピーク増幅器 108が OFFのときは負荷 111が 1 00 Ωに見えるため、増幅利得及び増幅効率を高くすることができ、かつ、入力電力が大きくてピーク増幅器 108が ONのときは負荷 111が 50 Ωに見えるため、飽和電力を高くすることができる。この結果、入力電力が小さいとき力も入力電力が大きいときまでドハティ増幅器の高効率特性を維持することが可能となる。 In this way, when the input power is small and the peak amplifier 108 is OFF, the load 111 appears to be 100 Ω, so that the amplification gain and amplification efficiency can be increased, and the input power is large. When peak amplifier 108 is on, load 111 appears to be 50 Ω, so the saturation power can be increased. As a result, when the input power is small, the high efficiency characteristic of the Doherty amplifier can be maintained until the force is large when the input power is large.

[0026] 次に、図 2の電力増幅装置 100において、負荷が変動しても負荷 111側へ安定的に電力を供給することができる理由について説明する。この場合、負荷インピーダンスが端末の動作環境などの影響で変動した場合を考える。 Next, the reason why the power amplifying apparatus 100 in FIG. 2 can stably supply power to the load 111 side even when the load fluctuates will be described. In this case, consider the case where the load impedance fluctuates due to the operating environment of the terminal.

[0027] 通常、キャリア増幅器 103の動作級は AB級とし、ピーク増幅器 108の動作級は C 級に設定する。 C級は AB級に比べ負荷インピーダンスが変動しても安定して電力を出力することが可能であるため、負荷インピーダンスが変動した場合にはキャリア増幅器 103よりピーク増幅器 108の方が安定して電力を出力することができる。 [0027] Normally, the operational class of the carrier amplifier 103 is set to class AB, and the operational class of the peak amplifier 108 is set to class C. Compared to class AB, class C can output power more stably even if the load impedance varies, so if the load impedance varies, the carrier increases. The peak amplifier 108 can output power more stably than the width device 103.

[0028] このとき、ピーク増幅器 108の出力電力は図 2の C点から a点の方向と、 C点から負荷 111の方向の 2方向に出力される可能性がある。ところが、キャリア増幅器 103の出力インピーダンスは 50 Ωに調整されているため、 C点力も a点側をみたインピーダンスは、第一の λ /4伝送線路 105の特性インピーダンスが 71 Ωであるので、 71²÷ 50 = 100 Ωとなる。 At this time, the output power of the peak amplifier 108 may be output in two directions, from the point C to the point a in FIG. 2 and from the point C to the load 111. However, since the output impedance of the carrier amplifier 103 is adjusted to 50 Ω, the impedance when the C point force also looks at the a point side is 71 Ω because the characteristic impedance of the first λ / 4 transmission line 105 is 71 Ω. ² ÷ 50 = 100 Ω.

[0029] 一方、図 1の従来回路の場合は、 C点から a点側をみたインピーダンスは、第一の λ /4伝送線路 5の特性インピーダンスが 50 Ωであるので、 50²÷ 50 = 50 Ωとなる。したがって、 C点から a点側をみたインピーダンスは、従来回路の 50 Ωに比べて、本発明の回路では 100 Ωと高くなつている。このため、図 2に示す本発明の回路では、ピーク増幅器 108の出力電力は C点から a点の方へは横流が流れに《なり、ピーク増幅器 108から負荷 111へ安定した電力を供給することが可能となる。すなわち、本発明の構成によって、負荷インピーダンスの変動に強い電力増幅装置を実現することができる。 On the other hand, in the case of the conventional circuit of FIG. 1, the impedance seen from the C point to the a point side is 50 ² ÷ 50 = 50 because the characteristic impedance of the first λ / 4 transmission line 5 is 50 Ω. Ω. Therefore, the impedance seen from the point C to the point a is higher at 100 Ω in the circuit of the present invention compared to 50 Ω in the conventional circuit. For this reason, in the circuit of the present invention shown in FIG. 2, the output power of the peak amplifier 108 becomes a cross current from the point C to the point a, and the stable power from the peak amplifier 108 to the load 111 is stable. Can be supplied. That is, with the configuration of the present invention, a power amplifying device that is resistant to fluctuations in load impedance can be realized.

[0030] 以上説明したように、本実施の形態の電力増幅装置によれば、第一の λ Ζ4伝送線路 105の特性インピーダンスは、キャリア増幅器 103の出力インピーダンスよりも大きく設定されている。これによつて、従来は負荷 11に直列に接続されていた λ Ζ4伝送線路（つまり、図 1の第三の λ Ζ4伝送線路 10)が不要になり、 λ Ζ4伝送線路を 1 個削減することができるので電力増幅装置を小型化することができる。さらに、第一系統の出力と第二系統の出力の合成点力も (C点)からキャリア増幅器 103を見たィンピーダンスが高いインピーダンスとなるため、ピーク増幅器 108からキャリア増幅器 103側への横流が流れ難くなる。これによつて、負荷インピーダンスが乱れて負荷 11 1が変動してもピーク増幅器 108から負荷 111へ安定した電力を供給することができる。 As described above, according to the power amplification device of the present embodiment, the characteristic impedance of first λ 第一 4 transmission line 105 is set to be larger than the output impedance of carrier amplifier 103. This eliminates the need for the λ Ζ4 transmission line (that is, the third λ Ζ4 transmission line 10 in Fig. 1) that was conventionally connected in series with the load 11, and reduces one λ Ζ4 transmission line. Therefore, the power amplifying apparatus can be reduced in size. In addition, since the combined point force of the output of the first system and the output of the second system also has a high impedance when looking at the carrier amplifier 103 from (C point), a cross current flows from the peak amplifier 108 to the carrier amplifier 103 side. It becomes difficult. As a result, even when the load impedance is disturbed and the load 111 changes, stable power can be supplied from the peak amplifier 108 to the load 111.

[0031] 〈実施の形態 2〉 <Embodiment 2>

実施の形態 2の電力増幅装置の構成は図 2に示した実施の形態 1と同じである。異なるところは、実施の形態 1の電力増幅装置の場合は、キャリア増幅器 103の電力容量とピーク増幅器 108は電力容量が同じ (つまり、 1対 1)であるのに対して、実施の形態 2の電力増幅器の場合は、キャリア増幅器 103の電力容量とピーク増幅器 108 の電力容量が異なる点である。具体的には、キャリア増幅器 103の電力容量よりピーク増幅器 108の電力容量の方が大きぐその比率は、キャリア増幅器:ピーク増幅器 = l :n (nは正数）である。 The configuration of the power amplifying device of the second embodiment is the same as that of the first embodiment shown in FIG. The difference is that in the case of the power amplifying device of the first embodiment, the power capacity of the carrier amplifier 103 and the peak amplifier 108 have the same power capacity (that is, one-to-one), whereas In the case of the power amplifier of form 2, the power capacity of the carrier amplifier 103 and the power capacity of the peak amplifier 108 are different. Specifically, the ratio that the power capacity of the peak amplifier 108 is larger than the power capacity of the carrier amplifier 103 is carrier amplifier: peak amplifier = l: n (n is a positive number).

[0032] 図 3は、本発明の実施の形態 2に係る電力増幅装置の動作を説明するためのドノ、ティ増幅器の要部の等価回路である。まず、入力電力が大きくてピーク増幅器 108が ONのときの動作について説明する。なお、負荷 111の負荷インピーダンスを Z、第一のえ /4伝送線路 105の特性インピーダンスを Zとする。ピーク増幅器 108にはキヤ FIG. 3 is an equivalent circuit of the main part of the Donotty / tee amplifier for explaining the operation of the power amplifying apparatus according to Embodiment 2 of the present invention. First, an operation when the input power is large and the peak amplifier 108 is ON will be described. It is assumed that the load impedance of the load 111 is Z, and the characteristic impedance of the first 4/4 transmission line 105 is Z. The peak amplifier 108 has

0 0

リア増幅器 103の n倍多く電流が流れるので、キャリア増幅器 103側の a点力も C点を見た負荷インピーダンスは、 (n+1) X Zであるのに対して、ピーク増幅器 108側の B 点から C点を見た負荷インピーダンスは、 { (n+l) /n} X Zである。 Since the current flows n times as large as that of the rear amplifier 103, the load impedance of the point a force on the carrier amplifier 103 side is also (n + 1) XZ, while the load impedance from the point B on the peak amplifier 108 side is The load impedance of the point C is {(n + l) / n} XZ.

[0033] また、キャリア増幅器 103の出力側のインピーダンス、つまり、 A点力も C点を見たィンピーダンスは、 Z [0033] Further, the impedance on the output side of the carrier amplifier 103, that is, the impedance when the point A force and the point C are seen is Z

0 Vi(n+1) X Z}=Zである。したがって、第一の λ /4伝送線路 1 0 Vi (n + 1) XZ} = Z. Therefore, the first λ / 4 transmission line 1

05の特性インピーダンス Ζは、 Ζ = (n+1) ^1/2 Χ Ζである。ちなみに、負荷インピーダ The characteristic impedance の of 05 is Ζ = (n + 1) ^1/2 Ζ Ζ. By the way, load impeder

0 0 0 0

ンス Zが 50 Ωであって、キャリア増幅器 103の電力容量とピーク増幅器 108の電力容量が同じ場合 (つまり、 n= lの場合）は、特性インピーダンス Zは、 Z = (n+1) ^1/2 X When the impedance Z is 50 Ω and the power capacity of the carrier amplifier 103 and the power capacity of the peak amplifier 108 are the same (that is, n = l), the characteristic impedance Z is Z = (n + 1) ^{1 / 2} X

0 0 0 0

Z = 2^1/2 X 50 = 71 Ωとなる。 Z = 2 ^1/2 X 50 = 71 Ω.

[0034] 次に、入力電力が小さくてピーク増幅器 108が OFFのときの動作について説明する。このときは、ピーク増幅器 108の出力がオープンになっているので、 C点力も B点を見たインピーダンスは Highインピーダンスであるため、 a点から C点を見たインピーダンスは負荷インピーダンス Zである。よって、 A点から C点を見たインピーダンス（つまり、 A点力ら負荷側を見たインピーダンス）は、 Z ²÷Z = (n+1) X Z X Z÷Z = (n+1 o Next, an operation when the input power is small and the peak amplifier 108 is OFF will be described. At this time, since the output of the peak amplifier 108 is open, the impedance when the C point force is also viewed from the B point is High impedance, and the impedance viewed from the a point to the C point is the load impedance Z. Therefore, the impedance seen from point A to point C (that is, the impedance looking at the load side from point A force) is Z ² ÷ Z = (n + 1) XZXZ ÷ Z = (n + 1 o

) X Zである。 ) X Z.

[0035] つまり、キャリア増幅器 103の負荷インピーダンスは、入力電力が小さいときには、（ n+1) X Zとなり、入力電力が大きいときには Zとなる。例えば、キャリア増幅器 103の電力容量とピーク増幅器 108の電力容量が同じ (つまり、 n= l)で、負荷 111のインピーダンスが Z = 50 Ωであれば、キャリア増幅器 103の負荷インピーダンスは、入力電力が小さいときには、（n+1) X Z = 2 X 50= 100 Ωとなり、入力電力が大きいときには Ζ = 50 Ωとなる。 That is, the load impedance of the carrier amplifier 103 is (n + 1) XZ when the input power is small, and Z when the input power is large. For example, if the power capacity of the carrier amplifier 103 and the power capacity of the peak amplifier 108 are the same (that is, n = l) and the impedance of the load 111 is Z = 50 Ω, the load impedance of the carrier amplifier 103 is the input power Is small, (n + 1) XZ = 2 X 50 = 100 Ω, and when input power is large Becomes Ζ = 50 Ω.

[0036] なお、ピーク増幅器 108のピーク増幅器出力整合回路 109の最適負荷インピーダンスは、負荷インピーダンス Ζに対して { (η+1) Ζη}Χ Ζである。例えば、キャリア増幅器 103とピーク増幅器 108の電力容量が同じ（つまり、 η= 1)であって、かつ負荷インピーダンス Ζが 50 Ωのときは、ピーク増幅器 108のピーク増幅器出力整合回路 109 の最適負荷インピーダンスは、 2 X 50= 100 Ωである。 Note that the optimum load impedance of the peak amplifier output matching circuit 109 of the peak amplifier 108 is {(η + 1) Ζη} Χ with respect to the load impedance Ζ. For example, when the carrier amplifier 103 and the peak amplifier 108 have the same power capacity (that is, η = 1) and the load impedance Ζ is 50 Ω, the peak amplifier output matching circuit 109 of the peak amplifier 108 is optimal. The load impedance is 2 X 50 = 100 Ω.

[0037] したがって、図 2において、キャリア増幅器 103のキャリア増幅器出力整合回路 104 を、（η+1) Χ Ζの負荷で高利得 ·高効率となるように調整し、かつ、 Ζの負荷で高飽和電力となるように調整することにより、入力電力が小さいとき、つまり、ノックオフを大きくとつたときの効率を高くすることができる。例えば、 η= 1の場合は 100 Ωの負荷で高利得，高効率となるように調整し、かつ、 50 Ωの負荷で高飽和電力となるように調整することにより、入力電力が小さいとき、つまり、バックオフを大きくとったときの効率を高くすることができる。この結果、電力増幅装置の小型化を図ることができると共に、広い電力範囲に亘つて高効率化と安定電力の供給を維持することができる。 Therefore, in FIG. 2, the carrier amplifier output matching circuit 104 of the carrier amplifier 103 is adjusted so as to have high gain and high efficiency at a load of (η + 1) Ζ 、, and high at a load of Ζ. By adjusting the saturation power, the efficiency when the input power is small, that is, when the knock-off is large, can be increased. For example, when η = 1, when the input power is small by adjusting the high gain and high efficiency with a 100 Ω load and adjusting the high saturation power with a 50 Ω load, In other words, the efficiency when the back-off is large can be increased. As a result, it is possible to reduce the size of the power amplifying device and to maintain high efficiency and stable power supply over a wide power range.

[0038] 〈まとめ〉 [0038] <Summary>

以上説明したように、本発明の電力増幅装置は、ドハティ増幅器を構成するキヤリァ増幅器 (第一の増幅器)側の第一の λ Ζ4伝送線路の特性インピーダンスを、キヤリア増幅器の出力インピーダンスよりも大きくしたことを特徴としている。例えば、キヤリァ増幅器の出力インピーダンスが 50 Ωのとき、第一の λ /4伝送線路の特性インピ一ダンスは 50 Ωのルート 2倍（50 Χ 2^1/2 71 Ω )である。また、ピーク増幅器（第二の増幅器)の出力側の整合回路は、負荷インピーダンスよりも高いインピーダンスに整合するように調整されている。さらに、ピーク増幅器の出力整合回路の最適負荷インピーダンスは、負荷のインピーダンスの 2倍となって!/、る。 As described above, the power amplifying device of the present invention has a characteristic impedance of the first λλ4 transmission line on the side of the carrier amplifier (first amplifier) constituting the Doherty amplifier more than the output impedance of the carrier amplifier. It is characterized by being enlarged. For example, when the output impedance of the carrier amplifier is 50 Ω, the characteristic impedance of the first λ / 4 transmission line is twice the root of 50 Ω (50 Χ 2 ^1/2 71 Ω). The matching circuit on the output side of the peak amplifier (second amplifier) is adjusted to match the impedance higher than the load impedance. Furthermore, the optimum load impedance of the peak amplifier output matching circuit is twice the load impedance! /.

[0039] また、負荷インピーダンスが Ζで、キャリア増幅器の電力容量がピーク増幅器の電力容量の η倍 (但し、 ηは 1より大きい正数)のときは、第一の λ Ζ4伝送線路 105の特性インピーダンスは Ζ Χ (η+ 1) ^1/2である。なお、負荷インピーダンス Ζが 50 Ωのときは、第一の λ /4伝送線路 105の特性インピーダンスは 50 X (η+ 1) ^1/2である。この場合も、ピーク増幅器の出力整合回路は、負荷インピーダンス Ζよりも高いインピーダンスに整合するように調整されている。さらに、ピーク増幅器の出力整合回路の最適負荷インピーダンスは、負荷インピーダンスの（n+ 1) Zn倍である。 [0039] When the load impedance is Ζ and the power capacity of the carrier amplifier is η times the power capacity of the peak amplifier (where η is a positive number greater than 1), the characteristics of the first λ Ζ4 transmission line 105 The impedance is Ζ Χ (η + 1) ^1/2 . When the load impedance Ζ is 50 Ω, the characteristic impedance of the first λ / 4 transmission line 105 is 50 X (η + 1) ^1/2 . Again, the peak amplifier output matching circuit has an impedance higher than the load impedance Ζ. Has been adjusted to match. Furthermore, the optimum load impedance of the peak amplifier output matching circuit is (n + 1) Zn times the load impedance.

産業上の利用可能性 Industrial applicability

本発明の電力増幅装置によれば、従来のドノ、ティ増幅器に比べて λ Ζ4伝送線路を 1個削減して回路規模を小さくすることが可能であるので、ハンディタイプな携帯端末など移動通信端末に有効に利用することができる。 According to the power amplifying device of the present invention, it is possible to reduce the circuit scale by reducing one λ Ζ4 transmission line as compared with the conventional Dono and Tee amplifiers. It can be used effectively for communication terminals.

Claims

The scope of the claims

[1] A power composed of a Dono and Tee amplifier, which includes a first amplifier that operates constantly when input power is supplied and a second amplifier that operates when the input power is greater than a predetermined level. An amplifying device,

The characteristic impedance の of the first λΖ4 transmission line connected in series to the output side of the first amplifier is larger than the load impedance Ζ, and is a power amplifier.

0

[2] The power amplification device according to [1], wherein the output matching circuit of the second amplifier is adjusted so as to match an impedance higher than the load impedance Ζ.

[3] When the ratio between the power capacity of the first amplifier and the power capacity of the second amplifier is 1 to η (η is a positive number), the characteristic impedance 前記 of the first λ Ζ4 transmission line is Ζ = Ζ Χ (

2. The power amplifying device according to claim 1, represented by 0 0 η + 1) ^1/2 .

[4] The power amplifying apparatus according to [3], wherein the optimum load impedance of the output matching circuit of the second amplifier is represented by: Ζ Χ {(η + 1) / η}.

[5] When the power capacity of the first amplifier and the power capacity of the second amplifier are equal, the optimum load impedance of the output matching circuit of the second amplifier is twice the load impedance 請求. Item 5. The power amplifying device according to Item 4.

[6] When the first amplifier and the second amplifier are operated, the impedance when the first amplifier is viewed from the second amplifier is (η + 1) times the load impedance, and The power amplifying apparatus according to claim 3, wherein a current flowing from the second amplifier to the first amplifier is suppressed to 1Z (η + 1).