JP2009182635A - Doherty amplifier - Google Patents

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Takuji Yamamoto
卓史 山本
Takaya Kitahara
高也 北原
Shigeru Hiura
滋 日浦
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a Doherty amplifier having wide frequency bandwidth in a simple configuration, with high efficiency and being inexpensive. <P>SOLUTION: The Doherty amplifier includes: a distribution circuit 7 for distributing an input signal; a carrier amplifier 1 which amplifies one signal distributed by the distribution circuit at all times and includes no internal matching circuit; a peak amplifier 2 which amplifies the other signal distributed by the distribution circuit when output power of the carrier amplifier approaches a saturation state and includes no internal matching circuit; and synthesizing parts 3 to 5 which synthesize and output power of the carrier amplifier and output power by matching them with a pattern having tapers respectively formed on an output side of the carrier amplifier and an output side of the peak amplifier. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、高効率かつ低歪みで電力を増幅するドハティ増幅器に関する。   The present invention relates to a Doherty amplifier that amplifies power with high efficiency and low distortion.

近年、移動体通信や無線通信（無線ＬＡＮ、ワイヤレスＵＳＢ）などの進歩は著しく、特に携帯電話の急激な普及と、それに伴うインフラストラクチャの整備により、携帯端末のみならず基地局にも低消費電力化が要求されている。そこで、基地局において送信に使用される増幅器についても、効率および線形性の向上に対する要求が一層高まっている。線形性は、入力電力の増加に対する出力電力の増加が直線的に変化するという性能である。この線形性が良好であれば、出力信号の歪みが低減されて、隣接チャネル漏洩電力が低減される。   In recent years, advances in mobile communication and wireless communication (wireless LAN, wireless USB), etc. have been remarkable. Especially, due to the rapid spread of mobile phones and the accompanying infrastructure development, low power consumption not only for mobile terminals but also for base stations Is required. Therefore, there is a growing demand for an improvement in efficiency and linearity for amplifiers used for transmission in base stations. Linearity is the performance that the increase in output power linearly changes with the increase in input power. If this linearity is good, the distortion of the output signal is reduced and the adjacent channel leakage power is reduced.

しかしながら、一般的な増幅器では、効率と線形性との間にはトレードオフの関係があり、また、効率は、増幅器への入力レベルに比例する。したがって、高い効率は、増幅器の出力が飽和出力電力に近づくまで得られないので、増幅器の良好な線形性を実現することは難しい。そこで、高効率で信号を増幅する技術と、その低歪化やフィードフォワードといった歪補償技術とを組み合わせることにより、より高効率かつ低歪みで電力を増幅するドハティ増幅器が開発されている。   However, in a typical amplifier, there is a trade-off between efficiency and linearity, and efficiency is proportional to the input level to the amplifier. Therefore, high efficiency cannot be obtained until the amplifier output approaches the saturated output power, so it is difficult to achieve good amplifier linearity. Therefore, a Doherty amplifier that amplifies power with higher efficiency and lower distortion by combining a technique for amplifying a signal with high efficiency and a distortion compensation technique such as low distortion and feed forward has been developed.

ドハティ増幅器は、キャリア増幅器とピーク増幅器とを備えており、キャリア増幅器がＡＢ級動作し、ピーク増幅器がＣ級動作するようにバイアス条件が与えられる。このドハティ増幅器では、キャリア増幅器およびピーク増幅器の各出力端の合成点からピーク増幅器を見た負荷インピーダンスが開放に近い状態となるように位相線路長が構成されている。これにより、小信号動作時は、ピーク増幅器はＣ級動作しているため、キャリア増幅器しか動作しない状態となり、図８のカーブＣ２に示すように、効率が向上する。   The Doherty amplifier includes a carrier amplifier and a peak amplifier, and a bias condition is given so that the carrier amplifier operates in class AB and the peak amplifier operates in class C. In this Doherty amplifier, the phase line length is configured such that the load impedance when the peak amplifier is viewed from the combined point of the output ends of the carrier amplifier and the peak amplifier is close to the open state. As a result, during the small signal operation, the peak amplifier operates in class C, so that only the carrier amplifier operates, and the efficiency is improved as shown by the curve C2 in FIG.

そして、出力電力が、キャリア増幅器が飽和する飽和遷移点Ｐａ以上に増加すると、すなわち、大信号動作時は、ピーク増幅器も動作するため、図８のカーブＣ３に示すように、飽和出力電力Ｐｂが伸びる。２つの増幅器をＡＢ級動作させるような通常の増幅器は、図８のカーブＣ１に示すようになり、ドハティ増幅器と同等の飽和出力電力が得られるが、飽和出力電力からバックオフをとった領域では、効率は低い。   When the output power increases to a saturation transition point Pa or higher at which the carrier amplifier saturates, that is, during the large signal operation, the peak amplifier also operates. Therefore, as shown in the curve C3 in FIG. extend. A normal amplifier that operates two amplifiers in class AB is as shown by a curve C1 in FIG. 8, and a saturated output power equivalent to that of a Doherty amplifier can be obtained. However, in a region where a back-off is taken from the saturated output power. The efficiency is low.

また、同じ飽和出力電力を持つキャリア増幅器とピーク増幅器とで構成されるドハティ増幅器は、図８のカーブＣ２およびＣ３に示すように、飽和遷移点Ｐａで効率の不連続点を有し、その効率をほぼ維持しつつ飽和出力電力Ｐｂに達するという特徴を有する。   Further, a Doherty amplifier including a carrier amplifier and a peak amplifier having the same saturation output power has a discontinuity of efficiency at the saturation transition point Pa as shown by curves C2 and C3 in FIG. The saturation output power Pb is reached while substantially maintaining the above.

上述したように、ドハティ増幅器は、キャリア増幅器およびピーク増幅器の各出力端の合成点から見たピーク増幅器の負荷インピーダンスが開放に見えるように、インピーダンスの最適化を行う必要があるが、一般に、インピーダンスは、周波数に依存して大きく変化することが多い。   As described above, in the Doherty amplifier, it is necessary to optimize the impedance so that the load impedance of the peak amplifier seen from the combined point of the output terminals of the carrier amplifier and the peak amplifier appears to be open. Often varies greatly depending on the frequency.

このため、合成点から見たピーク増幅器の負荷インピーダンスは、周波数によっては、開放に見えない状態がある。もし、開放でないと、小信号動作時、すなわち、キャリア増幅器のみ動作している場合、ピーク増幅器側へ電力が漏洩してしまう。したがって、従来のドハティ増幅器では、狭い周波数帯域幅でしか高い効率を得ることができないという課題があった。   For this reason, the load impedance of the peak amplifier viewed from the synthesis point may not appear to be open depending on the frequency. If it is not open, power will leak to the peak amplifier side during small signal operation, that is, when only the carrier amplifier is operating. Therefore, the conventional Doherty amplifier has a problem that high efficiency can be obtained only with a narrow frequency bandwidth.

この課題を解消するために、特許文献１は、ドハティ型電力増幅器の出力電力合成回路の電気長を可変にし、マルチバンドまたは広帯域に対して高電力付加効率を図る電力増幅器を開示している。図９は、特許文献１に開示された電力増幅器の回路を示し、キャリア増幅器の出力側に伝送線路とコンデンサとスイッチを有し、搬送波の周波数に応じて、電気長が９０度となるように構成されている。   In order to solve this problem, Patent Document 1 discloses a power amplifier that can change the electrical length of the output power combining circuit of the Doherty power amplifier to achieve high power added efficiency for multiband or wideband. FIG. 9 shows a circuit of the power amplifier disclosed in Patent Document 1, which has a transmission line, a capacitor, and a switch on the output side of the carrier amplifier so that the electrical length becomes 90 degrees according to the frequency of the carrier wave. It is configured.

また、特許文献２は、広い周波数帯域幅で高い効率を得ることができる増幅器を開示している。図１０は、特許文献２に開示された増幅器の回路を示し、（１）キャリア増幅器Ａｍｐ１の出力側、（２）ピーク増幅器Ａｍｐ２の入力側、（３）ピーク増幅器Ａｍｐ２の出力側において、入力信号の搬送波の周波数に合わせた最適線路長をもつ素子を用い、搬送波の周波数に応じてスイッチングにより最適な線路長を与えるという構造を有する。
特開２００７−１９５７８号公報 特開２００６−３４５３４１号公報 Patent Document 2 discloses an amplifier that can obtain high efficiency with a wide frequency bandwidth. FIG. 10 shows a circuit of the amplifier disclosed in Patent Document 2, in which (1) the input signal on the output side of the carrier amplifier Amp1, (2) the input side of the peak amplifier Amp2, and (3) the input signal on the output side of the peak amplifier Amp2. An element having an optimum line length according to the frequency of the carrier wave is used, and an optimum line length is given by switching according to the frequency of the carrier wave.
JP 2007-19578 A JP 2006-345341 A

上述した特許文献１に開示された電力増幅器においては、制御回路が必要となるため、増幅器全体としての面積が大きくなり、コストが高くなる。また、特許文献２に開示された増幅器においても、制御回路が必要となり、特許文献１に開示された増幅器と同様に、増幅器全体としての面積が大きくなり、コストが高くなる。   In the power amplifier disclosed in Patent Document 1 described above, since a control circuit is required, the area of the amplifier as a whole increases and the cost increases. The amplifier disclosed in Patent Document 2 also requires a control circuit, and as with the amplifier disclosed in Patent Document 1, the area of the amplifier as a whole increases and the cost increases.

本発明の課題は、簡単な構成で広い周波数帯域幅を持つ高効率かつ安価なドハティ増幅器を提供することにある。   An object of the present invention is to provide a highly efficient and inexpensive Doherty amplifier with a simple configuration and a wide frequency bandwidth.

上記課題を解決するために、請求項１記載の発明は、入力信号を分配する分配回路と、分配回路で分配された一方の信号を常時増幅するキャリア増幅器と、キャリア増幅器の出力電力が飽和状態に近づいた場合に、分配回路で分配された他方の信号を増幅するピーク増幅器と、キャリア増幅器の出力電力およびピーク増幅器の出力電力を、キャリア増幅器の出力側およびピーク増幅器の出力側の各々から合成点に向かってパターン幅が徐々に小さくなっていくテーパが形成されたパターンで整合をとって合成して出力する合成部とを備えたことを特徴とする。   In order to solve the above problems, the invention described in claim 1 is a distribution circuit that distributes an input signal, a carrier amplifier that always amplifies one of the signals distributed by the distribution circuit, and the output power of the carrier amplifier is saturated. The peak amplifier that amplifies the other signal distributed by the distribution circuit and the output power of the carrier amplifier and the output power of the peak amplifier are combined from each of the output side of the carrier amplifier and the output side of the peak amplifier. And a synthesizing unit for matching and synthesizing with a pattern in which a taper in which the pattern width gradually decreases toward the point is formed.

また、請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、合成部は、キャリア増幅器の出力電力とピーク増幅器の出力電力が、低いインピーダンスで整合されたまま合成される合成点を有し、合成部の合成点と外部負荷との整合をとる１／４波長インピーダンス変換器を備えたことを特徴とする。   According to a second aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, the combining unit has a combining point where the output power of the carrier amplifier and the output power of the peak amplifier are combined while being matched with low impedance. A quarter-wavelength impedance converter that matches the combination point of the combining unit and an external load is provided.

本発明によれば、簡単な構成で広い周波数帯域において高効率を得ることができる。   According to the present invention, high efficiency can be obtained in a wide frequency band with a simple configuration.

以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しながら詳細に説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

図１は、本発明の実施例１に係るドハティ増幅器の回路構成を示す図である。このドハティ増幅器は、入力端ＩＮ、９０°ハイブリッドカプラ７、５０Ω終端器８、キャリア増幅器１、ピーク増幅器２、インピーダンスを５Ωから２０Ωに変換するキャリア増幅器側位相補償線路３、インピーダンスを５Ωから２０Ωに変換するピーク増幅器側位相補償線路４、キャリア増幅器側１／４波長線路５、１／４波長インピーダンス変換器６および出力端ＯＵＴを備えている。これらの構成要素のうち、キャリア増幅器側位相補償線路３、ピーク増幅器側位相補償線路４およびキャリア増幅器側１／４波長線路５は、本発明の合成部に対応する。   FIG. 1 is a diagram illustrating a circuit configuration of a Doherty amplifier according to Embodiment 1 of the present invention. This Doherty amplifier has an input terminal IN, a 90 ° hybrid coupler 7, a 50Ω terminator 8, a carrier amplifier 1, a peak amplifier 2, a carrier amplifier side phase compensation line 3 for converting impedance from 5Ω to 20Ω, and an impedance from 5Ω to 20Ω. A peak amplifier side phase compensation line 4 to be converted, a carrier amplifier side quarter wavelength line 5, a quarter wavelength impedance converter 6, and an output terminal OUT are provided. Among these components, the carrier amplifier side phase compensation line 3, the peak amplifier side phase compensation line 4, and the carrier amplifier side quarter wavelength line 5 correspond to the combining unit of the present invention.

入力端ＩＮから入力される信号は、分配回路としての９０°ハイブリッドカプラ７を介することにより分配され、ほぼ同じ電力でキャリア増幅器１およびピーク増幅器２に送り出される。なお、分配回路としては、９０°ハイブリッドカプラに限定されず、例えばウィルキンソン分配器等の一般的な分配回路を用いることもできる。   A signal input from the input terminal IN is distributed through a 90 ° hybrid coupler 7 as a distribution circuit, and is sent to the carrier amplifier 1 and the peak amplifier 2 with substantially the same power. The distribution circuit is not limited to a 90 ° hybrid coupler, and a general distribution circuit such as a Wilkinson distributor may be used.

キャリア増幅器１はＡＢ級動作を行い、ピーク増幅器２はＣ級動作を行うようバイアス条件が与えられ、キャリア増幅器１は、常時、電力を増幅する。キャリア増幅器１の出力電力が飽和状態に近づくと、バイアス条件がＣ級に設定されているピーク増幅器２が動作を開始する。   The carrier amplifier 1 performs class AB operation, the peak amplifier 2 is given a bias condition to perform class C operation, and the carrier amplifier 1 always amplifies power. When the output power of the carrier amplifier 1 approaches a saturation state, the peak amplifier 2 whose bias condition is set to class C starts operating.

以上は、通常のドハティ増幅器の動作原理であるが、本発明の実施例１に係るドハティ増幅器の大きな特徴は、図１に示すキャリア増幅器１およびピーク増幅器２の出力側は特性インピーダンスが低い線路で構成されている点である。   The above is the operation principle of a normal Doherty amplifier. The major feature of the Doherty amplifier according to the first embodiment of the present invention is that the output side of the carrier amplifier 1 and the peak amplifier 2 shown in FIG. It is a point that is configured.

キャリア増幅器１およびピーク増幅器２として使用される増幅素子のパッケージとしては、内部整合回路を含まないパッケージが使用される。したがって、キャリア増幅器１およびピーク増幅器２は、余分なインダクタンスおよびキャパシタンスは含まないので、周波数に対するインピーダンスの広がりが小さく、さらに、増幅素子の入力インピーダンスおよび負荷インピーダンスは低い。   As a package of the amplification elements used as the carrier amplifier 1 and the peak amplifier 2, a package that does not include an internal matching circuit is used. Therefore, since the carrier amplifier 1 and the peak amplifier 2 do not include extra inductance and capacitance, the spread of impedance with respect to frequency is small, and the input impedance and load impedance of the amplifying element are low.

そこで、可能な限り周波数に対するインピーダンスの広がりを抑えるために、増幅素子のパッケージの外部において、増幅素子と外部負荷を５０Ωに整合をとらずに、５０Ωより低いインピーダンスでキャリア増幅器１およびピーク増幅器２の各出力を合成する。このとき、可能な限り低いインピーダンスのまま、キャリア増幅器１およびピーク増幅器２の各出力を合成することが好ましいが、基板の特性（誘電率、高さなど）により実現可能な線路幅が制限されるので、実現可能な線路幅となるように、低いインピーダンス値を定める方が好ましい。   Therefore, in order to suppress the spread of the impedance with respect to the frequency as much as possible, the carrier amplifier 1 and the peak amplifier 2 have impedances lower than 50Ω without matching the amplifier and the external load to 50Ω outside the package of the amplifier. Synthesize each output. At this time, it is preferable to synthesize the outputs of the carrier amplifier 1 and the peak amplifier 2 with the lowest possible impedance, but the line width that can be realized is limited by the characteristics (dielectric constant, height, etc.) of the substrate. Therefore, it is preferable to determine a low impedance value so that the line width can be realized.

合成点から負荷側の整合は、１／４波長インピーダンス変換器６を用いることにより実現することができる。例えば、負荷側のインピーダンスを５０Ωとし、キャリア増幅器１およびピーク増幅器２から合成点までのインピーダンスが２０Ωである場合、合成点から増幅器側を見たときのインピーダンスは１０Ωであるので、この１／４波長インピーダンス変換器６の特性インピーダンスは２２．３Ω（√（２０／２×５０）Ω）となる。   The matching from the synthesis point to the load side can be realized by using the quarter wavelength impedance converter 6. For example, when the impedance on the load side is 50Ω and the impedance from the carrier amplifier 1 and the peak amplifier 2 to the synthesis point is 20Ω, the impedance when the amplifier side is viewed from the synthesis point is 10Ω. The characteristic impedance of the wavelength impedance converter 6 is 22.3Ω (√ (20/2 × 50) Ω).

また、合成点からピーク増幅器２を見たインピーダンスは開放に見えるように、インピーダンスの最適化が行われる。これにより、小信号動作時、すなわち、キャリア増幅器１のみ動作している状態では、合成点においてピーク増幅器２への電力が漏洩することなく、増幅された電力は出力端ＯＵＴへ送り出される。   Also, the impedance is optimized so that the impedance when the peak amplifier 2 is viewed from the synthesis point appears to be open. As a result, during the small signal operation, that is, when only the carrier amplifier 1 is operating, the amplified power is sent to the output terminal OUT without leakage of the power to the peak amplifier 2 at the synthesis point.

ここで、キャリア増幅器１およびピーク増幅器２として使用される増幅素子のパッケージの内部構造を説明する。図２は、従来から使用されている内部整合回路を含む増幅素子のパッケージの内部構造を示す図である。増幅素子のパッケージ１０の内部は、増幅素子としての半導体チップ１３の入出力側に、内部整合回路としての入力側内部整合回路１１および出力側内部整合回路１２が接続されている。これら入力側内部整合回路１１および出力側内部整合回路１２は、近似的に、シリーズのインダクタとシャントのキャパシタンスにより表現することができる。   Here, the internal structure of the package of the amplifying elements used as the carrier amplifier 1 and the peak amplifier 2 will be described. FIG. 2 is a diagram showing an internal structure of a package of an amplifying element including an internal matching circuit that has been conventionally used. In the package 10 of the amplification element, an input side internal matching circuit 11 and an output side internal matching circuit 12 as an internal matching circuit are connected to an input / output side of a semiconductor chip 13 as an amplification element. The input-side internal matching circuit 11 and the output-side internal matching circuit 12 can be approximately expressed by a series inductor and shunt capacitance.

このような内部整合回路を有することにより、半導体チップ１３と入力端および出力端が、可能な限り外部負荷に整合されるようになっている。しかしながら、出力側内部整合回路１２が接続されていると、Ａｕワイヤによるインダクタンスやパッドによるキャパシタンスが存在し、周波数に対する負荷インピーダンスが広がってしまい、ドハティ増幅器の広帯域化が阻害される。   By having such an internal matching circuit, the semiconductor chip 13 and the input and output terminals are matched to the external load as much as possible. However, when the output-side internal matching circuit 12 is connected, inductance due to Au wires and capacitance due to pads are present, and the load impedance with respect to the frequency is widened, which prevents the Doherty amplifier from becoming wider.

そこで、本発明の実施例１に係るドハティ増幅器では、図３に示すような、パッケージ２０の内部に整合回路を含まない構造を有するデバイスを使用する。パッケージ２０の内部が図３に示すような構造であれば、余分なインダクタンスおよびキャパシタンスが存在しないため、周波数に対する負荷インピーダンスの広がりを抑えることができる。このようなデバイスを用いることにより、ドハティ増幅器の広帯域化が実現可能となる。   Therefore, the Doherty amplifier according to the first embodiment of the present invention uses a device having a structure that does not include a matching circuit inside the package 20 as shown in FIG. If the inside of the package 20 has a structure as shown in FIG. 3, since there is no extra inductance and capacitance, the spread of the load impedance with respect to the frequency can be suppressed. By using such a device, it is possible to realize a broadband Doherty amplifier.

図４は、内部整合回路を含むデバイスにおいて負荷インピーダンスが開放となるようインピーダンス変換した時のスミスチャートであり、図５は、デバイス内部に整合回路を含まないデバイスにおいて負荷インピーダンスが開放となるようインピーダンス変換した時のスミスチャートである。図４および図５のスミスチャートを比較すると、図５に示す内部整合回路を含まないデバイスを用いた方が、２．５ＧＨｚから２．７ＧＨzにかけて、より開放に見えていることが分かる。   FIG. 4 is a Smith chart when impedance conversion is performed so that the load impedance is released in a device including an internal matching circuit, and FIG. 5 is an impedance diagram in which the load impedance is opened in a device that does not include a matching circuit inside the device. It is a Smith chart at the time of conversion. Comparing the Smith charts of FIG. 4 and FIG. 5, it can be seen that using the device not including the internal matching circuit shown in FIG. 5 looks more open from 2.5 GHz to 2.7 GHz.

図６は、本発明の実施例１に係るドハティ増幅器の効率のシミュレーション結果を示す図である。なお、シミュレーションは、ＡＷＲ社の「Microwave Office」を用いて行った。図６に示す特性Ａは、２つの増幅器ともＡＢ級動作を行った場合の効率の周波数特性、特性Ｂは、通常のドハティ増幅器の場合の効率の周波数特性、特性Ｃは、本発明の実施例１に係るドハティ増幅器の効率の周波数特性である。なお、図６は、飽和出力電力から１０ｄＢバックオフをとったポイントでの効率を示している。   FIG. 6 is a diagram illustrating a simulation result of the efficiency of the Doherty amplifier according to the first embodiment of the present invention. The simulation was performed using “Microwave Office” manufactured by AWR. A characteristic A shown in FIG. 6 is a frequency characteristic of efficiency when two amplifiers perform class AB operation, a characteristic B is a frequency characteristic of efficiency in the case of a normal Doherty amplifier, and a characteristic C is an embodiment of the present invention. 2 is a frequency characteristic of efficiency of the Doherty amplifier according to FIG. FIG. 6 shows the efficiency at the point where 10 dB back-off is taken from the saturated output power.

図６に示すように、周波数２．３ＧＨzから２．８５ＧＨzといった広い周波数範囲で、本発明の実施例１に係るドハティ増幅器の効率は、ＡＢ級動作時の効率より良好な結果が得られた。   As shown in FIG. 6, in the wide frequency range from 2.3 GHz to 2.85 GHz, the efficiency of the Doherty amplifier according to Example 1 of the present invention was better than that in the class AB operation.

図７は、本発明の実施例１に係るドハティ増幅器を、基板上にパターンで形成した実際の回路を示す図である。入力端ＩＮから入力される信号は、パターン線路Ｐ１を介して９０°ハイブリッドカプラ７の第１端子Ｈ１に入力される。   FIG. 7 is a diagram illustrating an actual circuit in which the Doherty amplifier according to the first embodiment of the present invention is formed in a pattern on a substrate. A signal input from the input terminal IN is input to the first terminal H1 of the 90 ° hybrid coupler 7 via the pattern line P1.

なお、９０°ハイブリッドカプラ７の第２端子Ｈ２は、パターン線路Ｐ２を介して５０Ω終端器８に接続され、第３端子Ｈ３はパターン線路Ｐ３を介してキャリア増幅器１のゲート電極Ｇ１に接続され、第４端子Ｈ４はパターン線路Ｐ４を介してピーク増幅器２のゲート電極Ｇ２に接続されている。９０°ハイブリッドカプラ７に入力された信号は、９０°ハイブリッドカプラの第３端子Ｈ３および第４端子Ｈ４から、同振幅の信号として送り出される。なお、第４端子Ｈ４から出力される信号の位相は、第３端子Ｈ３から出力される信号の位相より９０°遅れている。   The second terminal H2 of the 90 ° hybrid coupler 7 is connected to the 50Ω terminator 8 via the pattern line P2, and the third terminal H3 is connected to the gate electrode G1 of the carrier amplifier 1 via the pattern line P3. The fourth terminal H4 is connected to the gate electrode G2 of the peak amplifier 2 via the pattern line P4. The signal input to the 90 ° hybrid coupler 7 is sent out as a signal having the same amplitude from the third terminal H3 and the fourth terminal H4 of the 90 ° hybrid coupler. The phase of the signal output from the fourth terminal H4 is delayed by 90 ° from the phase of the signal output from the third terminal H3.

キャリア増幅器１の出力側は、キャリア増幅器側位相補償線路３としてのドレイン電極Ｄ１と、キャリア増幅器側１／４波長線路５としてのパターン線路Ｐ５とを介して合成点に接続され、ピーク増幅器２の出力側は、ピーク増幅器側位相補償線路４としてのドレイン電極Ｄ２を介して合成点に接続されている。   The output side of the carrier amplifier 1 is connected to the synthesis point via the drain electrode D1 as the carrier amplifier side phase compensation line 3 and the pattern line P5 as the carrier amplifier side ¼ wavelength line 5. The output side is connected to the synthesis point via the drain electrode D2 as the peak amplifier side phase compensation line 4.

ドレイン電極Ｄ１およびドレイン電極Ｄ２は、増幅素子に近い方が、その負荷インピーダンスである例えば５Ω（パターン幅が広いため）で、増幅素子に遠い方が２０Ω（パターン幅が狭いため）の線路となるようにテーパが設けられたパターンで構成されている。合成点は、１／４波長インピーダンス変換器６としてのパターン線路Ｐ６を介して、出力端ＯＵＴであるパターン線路Ｐ７に接続されている。   The drain electrode D1 and the drain electrode D2 have a load impedance of, for example, 5Ω (because the pattern width is wide) closer to the amplifying element, and 20Ω (because the pattern width is narrow) farther from the amplifying element. In this way, the pattern is provided with a taper. The combining point is connected to the pattern line P7 which is the output terminal OUT via the pattern line P6 as the quarter wavelength impedance converter 6.

即ち、キャリア増幅器１の出力電力およびピーク増幅器２の出力電力を、キャリア増幅器１の出力側およびピーク増幅器２の出力側の各々から合成点に向かってパターン幅が徐々に小さくなっていくテーパが形成されたパターンで整合をとって合成して出力する合成部が設けられている。   That is, the output power of the carrier amplifier 1 and the output power of the peak amplifier 2 are tapered so that the pattern width gradually decreases from the output side of the carrier amplifier 1 and the output side of the peak amplifier 2 toward the synthesis point. A synthesizing unit is provided for matching the synthesized patterns and synthesizing and outputting them.

本発明は、携帯電話およびＷｉＭＡＸ（ＩＥＥＥ ８０２．１６規格）等の無線基地局に用いられる電力増幅器に適用することができる。   The present invention can be applied to a power amplifier used in a radio base station such as a mobile phone and WiMAX (IEEE 802.16 standard).

本発明の実施例１に係るドハティ増幅器の回路構成を示す図である。It is a figure which shows the circuit structure of the Doherty amplifier which concerns on Example 1 of this invention. 従来から使用されている内部整合回路を含む増幅素子のパッケージの内部構造を示す図である。It is a figure which shows the internal structure of the package of the amplification element containing the internal matching circuit used conventionally. 本発明の実施例１で使用される内部整合回路を含まない増幅素子のパッケージの内部構造を示す図である。It is a figure which shows the internal structure of the package of the amplification element which does not contain the internal matching circuit used in Example 1 of this invention. デバイス内部に整合回路を含むデバイスにおいて負荷インピーダンスが開放となるようインピーダンス変換した時のスミスチャートである。It is a Smith chart when impedance conversion is performed so that the load impedance is opened in a device including a matching circuit inside the device. デバイス内部に整合回路を含まないデバイスにおいて負荷インピーダンスが開放となるようインピーダンス変換した時のスミスチャートである。It is a Smith chart when impedance conversion is performed so that the load impedance is opened in a device that does not include a matching circuit in the device. 本発明の実施例１に係るドハティ増幅器の効率のシミュレーション結果を示す図である。It is a figure which shows the simulation result of the efficiency of the Doherty amplifier which concerns on Example 1 of this invention. 本発明の実施例１に係るドハティ増幅器を、基板上にパターンで形成した実際の回路を示す図である。It is a figure which shows the actual circuit which formed the Doherty amplifier concerning Example 1 of this invention in the pattern on the board | substrate. ドハティ増幅器の効率特性を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the efficiency characteristic of a Doherty amplifier. 従来のドハティ増幅器の回路構成を示す図である。It is a figure which shows the circuit structure of the conventional Doherty amplifier. 従来のドハティ増幅器の他の回路構成を示す図である。It is a figure which shows the other circuit structure of the conventional Doherty amplifier.

符号の説明Explanation of symbols

１ キャリア増幅器
２ ピーク増幅器
３ キャリア増幅器側位相補償線路
４ ピーク増幅器側位相補償線路
５ キャリア増幅器側１／４波長線路
６ １／４波長インピーダンス変換器
７ ９０°ハイブリッドカプラ
８ ５０Ω終端器
ＩＮ 入力端
ＯＵＴ 出力端 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Carrier amplifier 2 Peak amplifier 3 Carrier amplifier side phase compensation line 4 Peak amplifier side phase compensation line 5 Carrier amplifier side 1/4 wavelength line 6 1/4 wavelength impedance converter 7 90 degree hybrid coupler 8 50 ohm terminator IN Input terminal OUT Output terminal

Claims (2)

入力信号を分配する分配回路と、
前記分配回路で分配された一方の信号を常時増幅するキャリア増幅器と、
前記キャリア増幅器の出力電力が飽和状態に近づいた場合に、前記分配回路で分配された他方の信号を増幅するピーク増幅器と、
前記キャリア増幅器の出力電力および前記ピーク増幅器の出力電力を、前記キャリア増幅器の出力側および前記ピーク増幅器の出力側の各々から合成点に向かってパターン幅が徐々に小さくなっていくテーパが形成されたパターンで整合をとって合成して出力する合成部と、
を備えたことを特徴とするドハティ増幅器。 A distribution circuit for distributing the input signal;
A carrier amplifier that always amplifies one of the signals distributed by the distribution circuit;
A peak amplifier that amplifies the other signal distributed by the distribution circuit when the output power of the carrier amplifier approaches a saturation state;
The output power of the carrier amplifier and the output power of the peak amplifier are tapered so that the pattern width gradually decreases from the output side of the carrier amplifier and the output side of the peak amplifier toward the synthesis point. A synthesizing unit for matching and outputting in a pattern,
A Doherty amplifier comprising: 前記合成部は、前記キャリア増幅器の出力電力と前記ピーク増幅器の出力電力が、低いインピーダンスで整合されたまま合成される合成点を有し、
前記合成点と外部負荷との整合をとる１／４波長インピーダンス変換器を備えたことを特徴とする請求項１記載のドハティ増幅器。 The combining unit has a combining point where the output power of the carrier amplifier and the output power of the peak amplifier are combined while being matched with a low impedance,
2. The Doherty amplifier according to claim 1, further comprising a quarter-wavelength impedance converter for matching the synthesis point with an external load.
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