JP3811551B2

JP3811551B2 - High output power amplifier

Info

Publication number: JP3811551B2
Application number: JP25241797A
Authority: JP
Inventors: 薫石田; 正之宮地; 裕昭小杉; 伸一久郷
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1997-09-17
Filing date: 1997-09-17
Publication date: 2006-08-23
Anticipated expiration: 2017-09-17
Also published as: JPH1197952A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、主として携帯電話基地局における高出力電力増幅器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、デジタル移動体通信の基地局においては数十Ｗから数百Ｗに及ぶ高出力の電力増幅器が使用されている。このような高出力電力増幅器では２つの同じトランジスタを並列にして互いに逆相の信号を加えたプッシュプル増幅器を用い、これらを複数個並列に合成して高い出力電力を得ている。なお、プッシュプル増幅器については「Radio Frequency Transistors」Norm Dye, Helge Granberg 共著販売元Butterworth/Heinemann の113から116ページに記載されているのでここで詳細な説明を省略する。この回路には電力分配合成回路と非平衡・平衡変換回路（バラン）が入力と出力に必要となる。
【０００３】
以下に、従来例の高出力電力増幅器を図６を用いて説明する。図６において、５０１は電力ｎ分配器、５０２は電力ｎ合成器、５０３，５０４はｎ個の非平衡・平衡変換器（バラン）、５０５はｎ組のプッシュプル増幅器である。この構成において使用される電力分配合成回路について、図７及び図８を用いて説明する。図７及び図８にウィルキンソン電力分配回路の構成図を示す。図７（ａ）は、一般的なウィルキンソン電力分配回路で、６０１は入力端子、６０２はn本の４分の１波長線路、６０３はｎ個の吸収抵抗、６０４はｎ個の出力端子である。図７（ｂ）は、平面回路で構成可能な２分配直列型で、６０５は入力端子、６０６は２本の４分の１波長線路、６０７は吸収抵抗、６０８は４本の４分の１波長線路、６０９は２個の吸収抵抗、６１０は４個の出力端子である。また、図８は、非対称電力分配型で、６１１は入力端子、６１２、６１３、６１６，６１７はそれぞれ特性インピーダンスの異なる４分の１波長線路、６１４、６１８は吸収抵抗、６１５、６１９、６２０はインピーダンス変換回路である。なお、ウィルキンソン電力合成回路については「マイクロ波回路の基礎とその応用」小西良弘著総合電子出版の205から210ページに記載されているのでここでは詳細な説明を省略する。
【０００４】
図９に従来のバランの構成を示す。７０１は非平衡端子、７０２は特性インピーダンス５０Ωの４分の１波長同軸線路、７０３は同相出力端子、７０４は逆相出力端子である。バランについては「Radio Frequency Transistors」Norm Dye, Helge Granberg共著販売元Butterworth/Heinemannの179から181ページに記載されているのでここで詳細な説明を省略する。
【０００５】
以上の構成により従来の高出力電力増幅器は各々の単位プッシュプル増幅器の出力電力を複数個合成して基地局送信の大きな電力を得ていた。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図７（ａ）に示したウィルキンソン電力分配回路は一度に任意のｎ個に電力を均等分配することが可能であるが、平面回路で実現するのが困難である。そのために図７（ｂ）及び図８の構成を用いることが一般的であるが、図７（ｂ）の構成では、伝送経路が長くなるため分配・合成時の損失が大きくなるという問題点を有していた。さらに、２の累乗経路にしか分配できないため融通性が低いという問題点も有していた。また図８の構成では、伝送経路が各出力ごとに異なるため、電力の分配にアンバランスが生じるという課題を有していた。また、図９に示すようなバランは同軸線路を使用するために回路の規模が大きくなり小型化が難しいという課題を有していた。
【０００７】
本発明は、従来のこのような課題を考慮し、部品点数を減らし、回路規模を大幅に縮小できる高出力電力増幅器を提供することを目的とするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
第１の本発明（請求項１に対応）は、入力信号の半分を同相出力端子に出力し、入力信号の４分の１ずつを第１及び第２の逆相出力端子に同相出力端子の出力に対し位相を１８０度遅らせて出力する第１の非平衡・平衡変換回路と、その第１の非平衡・平衡変換回路の第１及び第２の逆相出力端子に接続され、同一特性を有する第１及び第２の電力増幅回路と、第１の非平衡・平衡変換回路の同相出力端子に接続され、出力電力が第１又は第２の電力増幅回路の実質上２倍である第３の電力増幅回路と、第１及び第２の電力増幅回路の出力をそれぞれ入力する第１及び第２の逆相入力端子及び、第３の電力増幅回路の出力を入力する同相入力端子を有し、第１、第２及び第３の電力増幅回路の出力を合成して出力する第２の非平衡・平衡変換回路とを備えた高出力電力増幅器である。
【０００９】
第２の本発明（請求項３に対応）は、入力信号を少なくとも４つの出力に等しく分配する電力分配回路と、その電力分配回路の各々の出力端子に接続された第１の本発明の高出力電力増幅回路と、それら高出力電力増幅回路の出力と各々接続された入力端子を有し、高出力電力増幅回路の各出力を合成する電力合成回路とを備えた高出力電力増幅器である。
【００１０】
例えば、本発明の高出力電力増幅器は、複数枚の誘電体板を重ねた１枚の多層の基板にウィルキンソンｎ分配・ｎ合成回路と１入力１同相出力２逆相出力型バランを構成する。
【００１１】
本発明の高出力電力増幅器は、従来平面回路に実現するのが困難であった４分配以上のウィルキンソン電力分配器を多層基板を用いて、吸収抵抗をスルーホールを介して共通端子に接続し実現する。さらにこれまでは同軸線路を使用して構成していたバランを多層基板を用いて、ストリップ線路の上下層に結合線路を設けて２つの逆相出力を得る。この構成により電力分配合成回路とバランが１枚の多層基板内に形成することが可能となり、高出力電力増幅器を大幅に小型化することができる。またバランが２つの逆相出力を取り出せるので分配数を減らすことができ、分配回路の回路規模を小さくすることができる。さらに、１度にｎ分配・ｎ合成するため、損失を低減することが可能となり電力増幅器の効率を改善することができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明をその実施の形態を示す図面に基づいて説明する。
（第１の実施の形態）
図１は、本発明の第１の実施の形態の高出力電力増幅器の構成図を示す。図１において、１０１、１０２は非平衡・平衡変換器（バラン）、１０３、１０４は同一特性の電力増幅器、１０５は出力電力が電力増幅器１０３，１０４の２倍の電力増幅器、１０６は入力端子、１０７は出力端子である。
【００１３】
この構成において、本発明で用いるバランを図２で詳細に説明する。図２（ａ）は、誘電体多層基板を用いたバランの断面図、（ｂ）は、各配線層の電極パターン図、（ｃ）は、バランの動作説明図である。図２（ａ）において、２０１から２０３は第１から第３の電極配線層、２０４，２０５は第１，第２の誘電体層である。図２（ｂ）において、２０６は入力端子、２０７は主線路、２０８，２０９は第１，第２の結合線路、２１０，２１１は第１，第２の接地電極、２１２，２１３は第１，第２のスルーホール、２１４は同相出力端子、２１５，２１６は第１，第２の逆相出力端子である。図２（ｃ）において、２１７は入力端子、２１８は主線路、２１９，２２０は第１，第２の結合線路、２２１は同相出力端子、２２２，２２３は第１，第２の逆相出力端子である。
【００１４】
図２（ｃ）において、入力端子２１７から入力された高周波信号は適当な結合度で結合させた第１の結合線路２１９と第２の結合線路２２０に電力分配されるが、第１、第２の結合線路の入力端子側を接地することで位相が１８０度ずれた逆相になる。結合度は誘電体の誘電率と誘電体の厚みと主線路及び結合線路の幅で決定される。このような構成において本実施の形態では、１つの入力に１つの同相出力と２つの逆相出力が得られるバランを入出力に１つずつ使用することにより、従来２つの電力分配回路と４つのバランを用いていた高出力電力増幅器の部品点数を減らし、回路の小型化を図ることが可能となる。
（第２の実施の形態）
図３は、本発明の第２の実施の形態の高出力電力増幅器の構成図を示す。図３において、３０１、３０２は電力４分配器、３０３は第１の実施の形態で説明した高出力電力増幅器、３０４は入力端子、３０５は出力端子である。
【００１５】
この構成において、本発明で用いる電力４分配器を図４で詳細に説明する。図４（ａ）は、誘電体多層基板を用いた電力４分配器の断面図、（ｂ）は、各配線層の電極パターン図、（ｃ）は、電力４分配器の回路図である。図４（ａ）において、４０１から４０３は第１から第３の電極配線層、４０４，４０５は第１，第２の誘電体層である。図４（ｂ）において、４０６は入力端子、４０７から４１０は第１から第４の４分の１波長線路、４１１から４１４は第１から第４の吸収抵抗、４１５は第１のスルーホール，４１６は共通端子、４１７から４１９は第２から第４のスルーホール、４２０はシールド電極、４２１から４２４は第１から第４の分配出力端子である。図４（ｃ）において、４２５は入力端子、４２６は４分の１波長線路、４２７は吸収抵抗、４２８は分配出力端子である。
【００１６】
図４（ｃ）のような立体型ウィルキンソン電力４分配器を図４（ａ）のような誘電体３層基板を用いて実現する方法について以下に説明する。
【００１７】
図４（ａ）の第１から第３の電極配線層の例を図４（ｂ）を参照しながら説明する。入力端子４０６から入力された信号は、同一の特性インピーダンスを有する第１の４分の１波長線路４０７と第２の４分の１波長線路４０８と、さらに第１のスルーホール４１５を介して第３の４分の１波長線路４０９と第４の４分の１波長線路４１０に分岐される。また、各４分の１波長線路４０７〜４１０の各々の残りの一端は、共通端子４１６−ａ及び第２のスルーホール４１７を介して接続された共通端子４１６−ｂにそれぞれ第１から第４の吸収抵抗４１１〜４１４が接続されている。これらの分配出力をそれぞれ第１から第４の分配出力端子４２１〜４２４で取り出す。
【００１８】
また、第１の電極配線層４０１と第３の電極配線層４０３との間の第２の電極配線層４０２には、スルーホールの周辺をくりぬいたシールド電極４２０を設けて、第１の電極配線層４０１と第３の電極配線層４０３との間の信号の干渉を防ぐ。この構造の電力４分配器に第１の実施の形態で示したバランを同一誘電体多層基板に形成することで、これまでは２つの電力８分配回路（電力２分配器１４個）と１６個のバランを用いていた高出力電力増幅器の部品点数を減らし、回路の小型化を図ることが可能となる。さらに１度に４分配・４合成を行うので電気損失も低減することができ、電力増幅器の効率を改善することができる。
【００１９】
なお、上記第２の実施の形態では、電力４分配回路としたが、誘電体基板の層数を増やすことで、４以上の任意の分配を実現することができる。その例として誘電体５層基板で形成した電力６分配回路を図５に示す。図５において、４５１は入力端子、４５２から４５７は第１から第６の４分の１波長線路、４５８から４６３は第１から第６の吸収抵抗、４６４は第１のスルーホール，４６５−ａ，４６５−ｂは共通端子、４６６から４７２は第２から第８のスルーホール、４７３，４７４は第１、第２のシールド電極、４７５から４８０は第１から第６の分配出力端子である。
【００２０】
この構成において、本第２の実施の形態の電力４分配回路と同様に、入力端子４５１から入力された信号は、第１のスルーホール４６４を介して６本の４分の１波長線路４５２〜４５７に分岐される。また、各４分の１波長線路４５２〜４５７の各々の残りの一端は、共通端子４６５−ａ及び第２のスルーホール４６６を介して接続された共通端子４６５−ｂに第１から第６の吸収抵抗４５８〜４６３が各々接続されている。ここで、第３の電極配線層の吸収抵抗は第３及び第４のスルーホール４６７，４６８を介して第１の電極配線層へ取り出した後、共通端子４６５−ａと接続する。ここで、第３，第４の吸収抵抗４６０，４６１は第１の配線層へ取り出すとしたが、第５の電極配線層へ取り出して共通端子４６５−ｂに接続しても同様の回路を実現することができる。
【００２１】
また、この構造を拡張することで任意の分配数の電力分配器が形成できる。この構造を用いれば、本第２の実施の形態の電力４分配回路と同様に、分配数の大きな高出力電力増幅器をさらに小型化し部品点数を減らすことが可能となり、さらに電力増幅器の効率を改善することができる。
【００２２】
【発明の効果】
以上説明したように本発明の高出力電力増幅器は、従来回路規模の大きかった電力分配回路や非平衡・平衡変換回路（バラン）を誘電体多層基板で構成することにより部品点数を減らし、回路規模を大幅に縮小することができるという長所を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態の高出力電力増幅器の構成図である。
【図２】同図（ａ）は、同第１の実施の形態の高出力電力増幅器に用いるバランの断面図、同図（ｂ）は、そのバランの配線電極図、同図（ｃ）は、そのバランの動作を説明する図である。
【図３】本発明の第２の実施の形態の高出力電力増幅器の構成図である。
【図４】同図（ａ）は、同第２の実施の形態の高出力電力増幅器に用いる電力４分配器の断面図、同図（ｂ）は、その電力４分配器の配線電極図、同図（ｃ）は、その電力４分配器の回路図である。
【図５】同第２の実施の形態における別の例の電力６分配器を示す配線電極図である。
【図６】従来例の高出力電力増幅器の構成図である。
【図７】同図（ａ）は、一般的なウィルキンソン電力分配器の回路図、同図（ｂ）は、ウィルキンソン電力２分配器を用いた１入力多分配回路の回路図である。
【図８】ウィルキンソン非等分電力分配器を用いた１入力多分配回路の回路図である。
【図９】従来例の高出力電力増幅器に用いるバランの構成図である。
【符号の説明】
１０１、１０２非平衡・平衡変換器
２０７主線路
２０８第１の結合線路
２０９第２の結合線路
２１４同相出力端子
２１５第１の逆相出力端子
２１６第２の逆相出力端子
３０１、３０２電力４分配器
３０３高出力電力増幅器
４０７〜４１０第１〜第４の４分の１波長線路
４１１〜４１４第１〜第４の吸収抵抗
４２１〜４２４第１〜第４の４分配出力端子
５０１電力ｎ分配器
５０２電力ｎ合成器
５０３、５０４非平衡・平衡変換器
５０５プッシュプル増幅器[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention mainly relates to a high output power amplifier in a mobile phone base station.
[0002]
[Prior art]
In recent years, high-power power amplifiers ranging from several tens of watts to several hundreds of watts have been used in digital mobile communication base stations. Such a high output power amplifier uses a push-pull amplifier in which two identical transistors are connected in parallel and signals of opposite phases are added, and a plurality of these are combined in parallel to obtain a high output power. The push-pull amplifier is described on pages 113 to 116 of “Radio Frequency Transistors” by Norm Dye and Helge Granberg and sold by Butterworth / Heinemann. This circuit requires a power distribution and synthesis circuit and an unbalance / balance conversion circuit (balun) for input and output.
[0003]
A conventional high output power amplifier will be described below with reference to FIG. In FIG. 6, 501 is a power n distributor, 502 is a power n combiner, 503 and 504 are n unbalanced / balanced converters (baluns), and 505 is n sets of push-pull amplifiers. A power distribution and synthesis circuit used in this configuration will be described with reference to FIGS. 7 and 8 show a configuration diagram of the Wilkinson power distribution circuit. FIG. 7A shows a general Wilkinson power distribution circuit, in which 601 is an input terminal, 602 is n quarter-wave lines, 603 is n absorption resistors, and 604 is n output terminals. . FIG. 7B is a two-distributed series type that can be configured by a planar circuit, where 605 is an input terminal, 606 is two quarter-wave lines, 607 is an absorption resistor, and 608 is four quarters. A wavelength line, 609 is two absorption resistors, and 610 is four output terminals. 8 is an asymmetrical power distribution type, 611 is an input terminal, 612, 613, 616 and 617 are quarter-wave lines having different characteristic impedances, 614 and 618 are absorption resistors, and 615, 619 and 620 are It is an impedance conversion circuit. The Wilkinson power synthesis circuit is described in “Basics and Applications of Microwave Circuits” on pages 205-210 of Yoshihiro Konishi, General Electronic Publishing, and will not be described in detail here.
[0004]
FIG. 9 shows the configuration of a conventional balun. 701 is an unbalanced terminal, 702 is a quarter-wavelength coaxial line having a characteristic impedance of 50Ω, 703 is an in-phase output terminal, and 704 is a reverse-phase output terminal. The balun is described on pages 179 to 181 of “Radio Frequency Transistors” by Norm Dye and Helge Granberg and sold by Butterworth / Heinemann.
[0005]
With the above configuration, the conventional high output power amplifier combines a plurality of output powers of each unit push-pull amplifier to obtain a large power for base station transmission.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
However, the Wilkinson power distribution circuit shown in FIG. 7A can distribute power evenly to any n pieces at a time, but it is difficult to realize it by a planar circuit. For this purpose, it is common to use the configurations of FIGS. 7B and 8. However, the configuration of FIG. 7B has a problem that the transmission path becomes long and the loss during distribution / combination increases. Had. Furthermore, since it can be distributed only to the power-of-two path, it has a problem that flexibility is low. Further, the configuration of FIG. 8 has a problem that an imbalance occurs in power distribution because the transmission path is different for each output. Moreover, since the balun as shown in FIG. 9 uses a coaxial line, there is a problem that the circuit scale becomes large and miniaturization is difficult.
[0007]
An object of the present invention is to provide a high-output power amplifier capable of reducing the number of parts and greatly reducing the circuit scale in consideration of such conventional problems.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
According to the first aspect of the present invention (corresponding to claim 1) , half of the input signal is output to the in-phase output terminal, and a quarter of the input signal is output to the first and second opposite-phase output terminals. Connected to the first unbalanced / balanced conversion circuit that outputs the output delayed by 180 degrees with respect to the output, and to the first and second antiphase output terminals of the first unbalanced / balanced conversion circuit, the same characteristics are obtained. A first power amplifier circuit having a first power amplifier circuit and a second power amplifier circuit connected to the common-mode output terminal of the first unbalanced / balanced converter circuit, wherein the output power is substantially twice that of the first or second power amplifier circuit; Power amplifier circuit, first and second negative phase input terminals for inputting the outputs of the first and second power amplifier circuits, and an in-phase input terminal for inputting the output of the third power amplifier circuit, respectively. Second unbalanced / balanced conversion for combining and outputting the outputs of the first, second and third power amplifier circuits It is a high output power amplifier and a road.
[0009]
According to a second aspect of the present invention (corresponding to claim 3) , there is provided a power distribution circuit that equally distributes an input signal to at least four outputs, and a high power supply circuit according to the first aspect of the present invention connected to each output terminal of the power distribution circuit. A high-output power amplifier including an output power amplifier circuit and a power combining circuit that has input terminals connected to the outputs of the high-output power amplifier circuits and combines the outputs of the high-output power amplifier circuit.
[0010]
For example, the high-output power amplifier of the present invention comprises a Wilkinson n-distribution / n-combination circuit and a 1-input 1-in-phase-output 2-reverse-phase output balun on a single multi-layer substrate in which a plurality of dielectric plates are stacked.
[0011]
The high output power amplifier of the present invention is realized by connecting a Wilkinson power divider of four or more distributions, which has been difficult to realize in a conventional planar circuit, to a common terminal through a through hole using a multilayer substrate. To do. Further, a balun that has been configured using a coaxial line so far is provided with a coupled line on the upper and lower layers of the strip line using a multilayer substrate to obtain two opposite phase outputs. With this configuration, the power distribution / synthesis circuit and the balun can be formed in one multilayer substrate, and the high-output power amplifier can be greatly reduced in size. In addition, since the balun can extract two opposite-phase outputs, the number of distributions can be reduced, and the circuit scale of the distribution circuit can be reduced. Further, since n distribution and n combination are performed at a time, the loss can be reduced and the efficiency of the power amplifier can be improved.
[0012]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, the present invention will be described with reference to the drawings illustrating embodiments thereof.
(First embodiment)
FIG. 1 shows a configuration diagram of a high-output power amplifier according to a first embodiment of the present invention. In FIG. 1, 101 and 102 are unbalanced / balanced converters (baluns), 103 and 104 are power amplifiers having the same characteristics, 105 is a power amplifier whose output power is twice that of the power amplifiers 103 and 104, 106 is an input terminal, Reference numeral 107 denotes an output terminal.
[0013]
In this configuration, the balun used in the present invention will be described in detail with reference to FIG. 2A is a cross-sectional view of a balun using a dielectric multilayer substrate, FIG. 2B is an electrode pattern diagram of each wiring layer, and FIG. 2C is an operation explanatory diagram of the balun. In FIG. 2A, reference numerals 201 to 203 denote first to third electrode wiring layers, and 204 and 205 denote first and second dielectric layers. 2B, 206 is an input terminal, 207 is a main line, 208 and 209 are first and second coupled lines, 210 and 211 are first and second ground electrodes, and 212 and 213 are first and second lines. The second through hole, 214 is an in-phase output terminal, and 215 and 216 are first and second reverse-phase output terminals. In FIG. 2C, 217 is an input terminal, 218 is a main line, 219 and 220 are first and second coupling lines, 221 is an in-phase output terminal, and 222 and 223 are first and second antiphase output terminals. It is.
[0014]
In FIG. 2C, the high frequency signal input from the input terminal 217 is distributed to the first coupled line 219 and the second coupled line 220 coupled with an appropriate degree of coupling. By grounding the input terminal side of the coupled line, the phase is reversed by 180 degrees. The degree of coupling is determined by the dielectric constant of the dielectric, the thickness of the dielectric, and the width of the main line and the coupled line. In this embodiment, in this embodiment, two baluns and four power distribution circuits are conventionally used by using one balun for each input and output, each providing one in-phase output and two opposite-phase outputs for one input. It is possible to reduce the number of parts of the high-output power amplifier that used the balun and to reduce the size of the circuit.
(Second Embodiment)
FIG. 3 shows a configuration diagram of a high-output power amplifier according to the second embodiment of the present invention. In FIG. 3, reference numerals 301 and 302 denote power four distributors, 303 denotes the high output power amplifier described in the first embodiment, 304 denotes an input terminal, and 305 denotes an output terminal.
[0015]
In this configuration, the power 4 distributor used in the present invention will be described in detail with reference to FIG. 4A is a cross-sectional view of a power 4 distributor using a dielectric multilayer substrate, FIG. 4B is an electrode pattern diagram of each wiring layer, and FIG. 4C is a circuit diagram of the power 4 distributor. In FIG. 4A, 401 to 403 are first to third electrode wiring layers, and 404 and 405 are first and second dielectric layers. In FIG. 4B, 406 is an input terminal, 407 to 410 are first to fourth quarter wavelength lines, 411 to 414 are first to fourth absorption resistors, 415 is a first through hole, 416 is a common terminal, 417 to 419 are second to fourth through holes, 420 is a shield electrode, and 421 to 424 are first to fourth distribution output terminals. In FIG. 4C, 425 is an input terminal, 426 is a quarter wavelength line, 427 is an absorption resistor, and 428 is a distribution output terminal.
[0016]
A method for realizing a three-dimensional Wilkinson power four distributor as shown in FIG. 4C using a dielectric three-layer substrate as shown in FIG. 4A will be described below.
[0017]
An example of the first to third electrode wiring layers in FIG. 4A will be described with reference to FIG. A signal input from the input terminal 406 is transmitted through the first quarter-wave line 407 and the second quarter-wave line 408 having the same characteristic impedance, and further through the first through-hole 415. The third quarter-wave line 409 and the fourth quarter-wave line 410 are branched. The remaining one end of each of the quarter wavelength lines 407 to 410 is connected to the common terminal 416-b connected via the common terminal 416-a and the second through hole 417, respectively, from the first to the fourth. The absorption resistors 411 to 414 are connected. These distribution outputs are taken out at first to fourth distribution output terminals 421 to 424, respectively.
[0018]
Further, the second electrode wiring layer 402 between the first electrode wiring layer 401 and the third electrode wiring layer 403 is provided with a shield electrode 420 in which the periphery of the through hole is hollowed out, so that the first electrode wiring layer is provided. Signal interference between the layer 401 and the third electrode wiring layer 403 is prevented. By forming the balun shown in the first embodiment on the same dielectric multilayer substrate in the power 4 distributor of this structure, two power 8 distribution circuits (14 power 2 distributors) and 16 so far have been formed. The number of parts of the high output power amplifier using the balun can be reduced and the circuit can be miniaturized. Furthermore, since four distributions and four combinations are performed at a time, electrical loss can be reduced, and the efficiency of the power amplifier can be improved.
[0019]
In the second embodiment, the power 4 distribution circuit is used. However, an arbitrary distribution of 4 or more can be realized by increasing the number of layers of the dielectric substrate. As an example, FIG. 5 shows a power 6 distribution circuit formed of a dielectric 5-layer substrate. In FIG. 5, 451 is an input terminal, 452 to 457 are first to sixth quarter wavelength lines, 458 to 463 are first to sixth absorption resistors, 464 is a first through hole, and 465-a. , 465-b are common terminals, 466 to 472 are second to eighth through holes, 473 and 474 are first and second shield electrodes, and 475 to 480 are first to sixth distribution output terminals.
[0020]
In this configuration, similarly to the power 4 distribution circuit of the second embodiment, a signal input from the input terminal 451 is passed through the first through-hole 464 and the six quarter-wave lines 452 to 452. Branches to 457. The remaining one end of each of the quarter wavelength lines 452 to 457 is connected to the common terminal 465-b connected through the common terminal 465-a and the second through hole 466, from the first to the sixth. Absorption resistors 458 to 463 are connected to each other. Here, the absorption resistance of the third electrode wiring layer is taken out to the first electrode wiring layer through the third and fourth through holes 467 and 468 and then connected to the common terminal 465-a. Here, the third and fourth absorption resistors 460 and 461 are taken out to the first wiring layer, but the same circuit can be realized even if they are taken out to the fifth electrode wiring layer and connected to the common terminal 465-b. can do.
[0021]
Further, by extending this structure, it is possible to form a power distributor having an arbitrary number of distributions. Using this structure, as with the power 4 distribution circuit of the second embodiment, it is possible to further reduce the number of components by reducing the size of the high-output power amplifier with a large distribution number and further improving the efficiency of the power amplifier. can do.
[0022]
【The invention's effect】
As described above, the high output power amplifier of the present invention reduces the number of parts by configuring the power distribution circuit and the unbalanced / balanced conversion circuit (balun), which have been large in circuit scale, with a dielectric multilayer substrate, thereby reducing the circuit scale. Can be greatly reduced.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a configuration diagram of a high-output power amplifier according to a first embodiment of the present invention.
2A is a cross-sectional view of a balun used in the high-output power amplifier according to the first embodiment, FIG. 2B is a wiring electrode diagram of the balun, and FIG. It is a figure explaining operation | movement of the balun.
FIG. 3 is a configuration diagram of a high-output power amplifier according to a second embodiment of the present invention.
4A is a cross-sectional view of a power 4 distributor used in the high-output power amplifier according to the second embodiment, and FIG. 4B is a wiring electrode diagram of the power 4 distributor. FIG. 2C is a circuit diagram of the power 4 distributor.
FIG. 5 is a wiring electrode diagram showing another example of the power 6 distributor according to the second embodiment;
FIG. 6 is a configuration diagram of a conventional high-output power amplifier.
FIG. 7A is a circuit diagram of a general Wilkinson power divider, and FIG. 7B is a circuit diagram of a one-input multi-distribution circuit using a Wilkinson power two divider.
FIG. 8 is a circuit diagram of a one-input multi-distribution circuit using a Wilkinson unequal power divider.
FIG. 9 is a configuration diagram of a balun used in a conventional high-output power amplifier.
[Explanation of symbols]
101, 102 Unbalanced / balanced converter 207 Main line 208 First coupled line 209 Second coupled line 214 In-phase output terminal 215 First anti-phase output terminal 216 Second anti-phase output terminal 301, 302 Power 4 distribution 303 High output power amplifiers 407 to 410 First to fourth quarter wavelength lines 411 to 414 First to fourth absorption resistors 421 to 424 First to fourth four distribution output terminals 501 Power n distributor 502 power n combiner 503, 504 unbalance / balance converter 505 push-pull amplifier

Claims

入力信号の半分を同相出力端子に出力し、前記入力信号の４分の１ずつを第１及び第２の逆相出力端子に前記同相出力端子の出力に対し位相を１８０度遅らせて出力する第１の非平衡・平衡変換回路と、その第１の非平衡・平衡変換回路の第１及び第２の逆相出力端子に接続され、同一特性を有する第１及び第２の電力増幅回路と、前記第１の非平衡・平衡変換回路の同相出力端子に接続され、出力電力が前記第１又は第２の電力増幅回路の実質上２倍である第３の電力増幅回路と、前記第１及び第２の電力増幅回路の出力をそれぞれ入力する第１及び第２の逆相入力端子及び、前記第３の電力増幅回路の出力を入力する同相入力端子を有し、前記第１、第２及び第３の電力増幅回路の出力を合成して出力する第２の非平衡・平衡変換回路とを備えたことを特徴とする高出力電力増幅器。 A half of the input signal is output to the in-phase output terminal, and a quarter of the input signal is output to the first and second anti-phase output terminals with a phase delayed by 180 degrees with respect to the output of the in-phase output terminal. One unbalanced / balanced conversion circuit, and first and second power amplification circuits connected to the first and second negative phase output terminals of the first unbalanced / balanced conversion circuit and having the same characteristics; A third power amplifier circuit connected to an in-phase output terminal of the first unbalanced / balanced conversion circuit and having an output power substantially double that of the first or second power amplifier circuit; A first and second anti-phase input terminals for inputting an output of the second power amplifier circuit; and an in-phase input terminal for inputting an output of the third power amplifier circuit. A second unbalanced / balanced conversion circuit for combining and outputting the outputs of the third power amplifier circuit; High-output power amplifier, characterized in that it includes.

前記第１及び第２の非平衡・平衡変換回路は、少なくとも２枚の重ね合わされた第１及び第２の誘電体板と、前記第１の誘電体板と前記第２の誘電体板との間に導体パターンで形成した４分の１波長の主線路と、前記第１の誘電体板の前記主線路とは反対側の面に導体パターンで形成した４分の１波長の第１の結合線路と、前記第２の誘電体板の前記主線路とは反対側の面に導体パターンで形成した４分の１波長の第２の結合線路とを有し、前記第１及び第２の結合線路は前記主線路と重なるように形成し、前記主線路の一端を入力端子とし、前記主線路の入力端子に対応する前記第１及び第２の結合線路の一端を接地し、前記主線路の残りの一端を同相出力端子とし、前記第１の結合線路の残りの一端を第１の逆相出力端子とし、前記第２の結合線路の残りの一端を第２の逆相出力端子としたことを特徴とする請求項１記載の高出力電力増幅器。 The first and second unbalance / balance conversion circuits include at least two superposed first and second dielectric plates, the first dielectric plate, and the second dielectric plate. A quarter-wavelength main line formed with a conductor pattern in between, and a quarter-wavelength first coupling formed with a conductor pattern on the surface of the first dielectric plate opposite to the main line. And a second coupled line having a quarter wavelength formed by a conductor pattern on a surface opposite to the main line of the second dielectric plate, and the first and second couplings The line is formed so as to overlap the main line, one end of the main line is used as an input terminal, one end of the first and second coupling lines corresponding to the input terminal of the main line is grounded, The remaining one end is used as an in-phase output terminal, the remaining one end of the first coupled line is used as a first reverse-phase output terminal, and the second Coupling line of the remaining end of the second claim 1, wherein the high output power amplifier, characterized in that the negative-phase output terminal.

入力信号を少なくとも４つの出力に等しく分配する電力分配回路と、その電力分配回路の各々の出力端子に接続された請求項１記載の前記高出力電力増幅回路と、それら高出力電力増幅回路の出力と各々接続された入力端子を有し、前記高出力電力増幅回路の各出力を合成する電力合成回路とを備えたことを特徴とする高出力電力増幅器。 A power distribution circuit that equally distributes an input signal to at least four outputs, the high output power amplifier circuit of claim 1 connected to an output terminal of each of the power distribution circuits, and an output of the high output power amplifier circuit And a power combining circuit for combining the outputs of the high output power amplifier circuit.

前記電力分配回路及び電力合成回路は、少なくとも２枚の重ね合わされた第１及び第２の誘電体板と、前記第１及び第２の誘電体基板の間に形成されたシールド接地電極と、前記第１の誘電体基板の前記シールド接地電極とは反対の面に導体パターンで形成され、一端に入力端子が設けられ、他端に第１のスルーホールが形成された伝送線路と、前記伝送線路の前記他端に接続され、その接続端とは反対側の他の一端に第１及び第２の出力端子が各々設けられ、並列に形成された第１及び第２の２本の４分の１波長線路と、その第１及び第２の４分の１波長線路の前記他の一端にそれぞれ接続された第１及び第２の吸収抵抗と、その第１及び第２の吸収抵抗の残りの一端に接続され、第２のスルーホールが形成された共通端子と、前記第２の誘電体基板の前記シールド接地電極とは反対の面に導体パターンで形成され、一端に前記第１のスルーホールに接続されたスルーホールが設けられ、そのスルーホールで接続され並列に形成された第３及び第４の２本の４分の１波長線路と、その前記第３及び第４の４分の１波長線路の残りの一端に各々接続された第３と第４の出力端子と、前記第３及び第４の４分の１波長線路の前記残りの一端に各々接続された第３及び第４の吸収抵抗と、その第３及び第４の吸収抵抗の残りの一端に接続され、前記第２のスルーホールに接続されたスルーホールを有する共通端子とを有することを特徴とする請求項３記載の高出力電力増幅器。The power distribution circuit and the power combining circuit include at least two superimposed first and second dielectric plates, a shield ground electrode formed between the first and second dielectric substrates, A transmission line formed of a conductor pattern on a surface opposite to the shield ground electrode of the first dielectric substrate, an input terminal provided at one end, and a first through hole formed at the other end; and the transmission line The first and second output terminals are provided at the other end opposite to the connection end, respectively, and the first and second quadrants formed in parallel are connected to the other end. A first wavelength line, first and second absorption resistors connected to the other end of the first and second quarter-wave lines, respectively, and the remaining first and second absorption resistors A common terminal connected to one end and having a second through hole formed thereon; A conductive substrate is formed on the surface opposite to the shield ground electrode of the electrical substrate, and a through hole connected to the first through hole is provided at one end. The through hole is connected in parallel and formed in parallel. 3 and 4 two quarter-wave lines, and third and fourth output terminals respectively connected to the remaining ends of the third and fourth quarter-wave lines, The third and fourth absorption resistors connected to the remaining ends of the third and fourth quarter-wave lines, respectively, and the remaining ends of the third and fourth absorption resistors, 3. Symbol mounting a high-output power amplifier and having a common terminal having a through-hole which is connected to the second through hole.