功率放大器的制造方法

文档序号:9566789阅读:643来源:国知局
功率放大器的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及功率放大器。
【背景技术】
[0002] 多赫蒂放大器作为高效率的功率放大器(poweramplifier)为人所知(例如,专 利文献1)。如专利文献1所公开,多赫蒂放大器由与输入信号的功率电平无关地工作的 载波放大器和在输入信号的功率电平较低时关闭、较高时工作的峰值放大器并联连接而构 成。而且,运样的多赫蒂放大器中,一般为了使载波放大器的负载阻抗随着峰值放大器的工 作状态而变化,在载波放大器的输出侧设有A/4线。
[现有技术文献]
[专利文献] 阳00引[专利文献U 日本专利特开平8-330873号公报

【发明内容】
发明所要解决的技术问题
[0004] 如上所述,多赫蒂放大器作为高效率的功率放大器为人所关注。但是,通常的多赫 蒂放大器由于A/4线的电路尺寸大,不适合安装到手机等小型电子设备上。 阳〇化]本发明鉴于此类情况而作出,其目的在于提供高效率且能够小型化的功率放大 器。 解决技术问题所采用的技术手段
[0006] 与本发明的一个方面有关的功率放大器包括:将第一信号分配为第二信号和比该 第二信号延迟大约90度的第=信号的分配器;在第一信号的功率电平为第一电平W上的 区域,放大第二信号并输出第四信号的第一放大器;在第一信号的功率电平为比第一电平 高的第二电平W上的区域,放大第=信号并输出第五信号的第二放大器;输入有第四信号 并输出比第四信号延迟大约45度的第六信号的第一移相器;输入有第五信号并输出比第 五信号提前大约45度的第屯信号的第二移相器;W及将第六和第屯信号合成而输出第一 信号的放大信号的合成单元。 发明效果
[0007] 根据本发明,能够提供高效率且可小型化的功率放大器。
【附图说明】
[0008] 图1表示作为本发明一实施例的功率放大器的结构例。 图2表示载波放大器和峰值放大器的工作特性之一例。 图3表示载波放大器开启、峰值放大器关闭的状态。 图4表示载波放大器和峰值放大器均开启的状态。 图5表示图4的状态下的载波放大器侧的路径。 图6表示图4的状态下的峰值放大器侧的路径。 图7说明由接地的电容器和电感器构成的并联电路可省略的情况。 图8表示功率放大器的结构之另一例。 图9表示载波放大器的输出和峰值放大器的输出之间的相位差的模拟结果之一例。 图IOA表示普通多赫蒂放大器中的功率附加效率的模拟结果之一例。 图IOB表示图8的功率放大器中的功率附加效率的模拟结果之一例。 图11表示功率放大器的结构之另一例。
【具体实施方式】
[0009] W下,参照【附图说明】本发明的一实施例。图1表示作为本发明一实施例的功率放 大器的结构例。功率放大器100例如装于手机上,用来放大发送给基站的信号的功率。功率 放大器100包括初级放大器110、载波放大器111、峰值放大器112、匹配电路(MN:Matching 化twork) 120,121、禪合线(Coupled-Line) 3地禪合器(W下,简称"3地禪合器")130、移相 器140,141、合成单元142、电感器150和电容器151。功率放大器100可W形成在同一基板 上,也可W形成于多个基板上。
[0010] 初级放大器110 (第S放大器)将经由匹配电路120输入的射频(RF=Radio 化equency)信号RFw(输入信号)放大,并将放大信号(第一信号)输出。信号RFiw的频 率例如为几个GHz左右。
[0011] 载波放大器111、峰值放大器112、3地禪合器130、移相器140,141和合成单元142 是将初级放大器110输出的信号(第一信号)放大的第二级放大电路,具有与普通多赫蒂 放大器类似的结构。
[0012] 3地禪合器130(分配器)将初级放大器110输出的信号(第一信号)分配成给载 波放大器111的信号(第二信号)和给峰值放大器112的信号(第=信号)。还有,给峰值 放大器112的信号的相位相对于给载波放大器111的信号的相位延迟大约90度。
[0013] 载波放大器111 (第一放大器)将输入的信号(第二信号)放大并将放大信号(第 四信号)输出。并且,峰值放大器112(第二放大器)将输入的信号(第=信号)放大,并 将放大信号(第五信号)输出。
[0014] 图2表示载波放大器111和峰值放大器112的工作特性之一例。图2中,横轴表 示信号RFiw的电压、纵轴表示各放大器的电流。如图2所示,载波放大器111与信号RFIW的 电压电平无关地工作。也就是说,载波放大器111与信号RFiw的功率电平无关地(即在功 率电平为零(第一电平)W上的区域)工作。另一方面,峰值放大器112工作于信号RFw 的电压电平比最高电平Vmax低过预定电平的电平VMaW上的区域。也就是说,峰值放大器 112工作于信号RFiw的功率电平比最高电平低过预定电平(例如6地)的电平(第二电平) W上的区域。
[0015] 移相器140 (第一移相器)包括在载波放大器111与合成单元142之间串联连接的 电感器160 (第一电感器)和其一端与合成单元142电连接、另一端接地的电容器161 (第 二电容器)。移相器140输出比载波放大器111输出的信号(第四信号)相位延迟大约45 度的信号(第六信号)。本实施例中,电感器160的电感值按L=町/CO设定。并且,本实施 例中,电容器161的电容值按C= 1/(2町CO)设定。运里,町为合成单元142匹配电路121 侧的阻抗、《为对应于信号RFw的中屯、频率的角频率。后文将描述移相器140中的相位变 换原理。
[0016] 移相器141 (第二移相器)包括在峰值放大器112与合成单元142之间串联连接的 电容器170 (第一电容器)和其一端与合成单元142电连接、另一端接地的电感器171 (第 二电感器)。移相器141输出比峰值放大器112输出的信号(第五信号)相位提前大约45 度的信号(第屯信号)。本实施例中,电容器170的电容值按C= 1/(町CO)设定。并且,本 实施例中,电感器171的电感值按L= 2町/CO设定。后文将描述移相器141中的相位变换 原理。
[0017] 合成单元142将由移相器140输出的信号(第六信号)和移相器141输出的信号 (第屯信号)合成的信号经由匹配电路m作为信号RFw的放大信号RF CUT输出。 阳〇1引图3表示载波放大器111开启、峰值放大器112关闭的状态,即信号RFi庙VbackW下区域的状态。在运种情况下,由于峰值放大器112关闭,峰值放大器112的输出侧的阻抗 为理想地开路。如后文所述,电容器161和电感器171可省略,设合成单元142所见的负载 侦U(匹配电路m侧)的阻抗为町,若忽略电容器161和电感器171,则从电感器160的输 出端所见的负载侧的阻抗也为町。因此,从载波放大器111的输出端所见的负载侧的阻抗 成为Ri+jWX(Rl/O) =Rl+J'X町。
[0019] 图4表示载波放大器111和峰值放大器112均开启且电流相等的状态,即信号RFw 为Vmax的状态。在运种情况下,峰值放大器112开启且流过与载波放大器111相同的电流。 因此,设从合成单元142所见的负载侧(匹配电路121侧)的阻抗为町,从移相器140的输 出端所见的负载侧的阻抗和从移相器141的输出端所见的负载侧的阻抗由于分配负载侧 的阻抗町而均成为2R^即由于移相器140和移相器141并联连接,为了使移相器140和移 相器141的合成阻抗与负载侧阻抗町一致,必须将合成阻抗设为负载侧阻抗RJ勺2倍即阻 抗2町。在运种状态下,移相器140将相位延迟45度并进行从载波放大器111的输出端所 见的负载侧的阻抗OO与从移相器140的输出端所见的负载侧的阻抗(2町)之间的阻抗变 换。并且,移相器141将相位提前45度,并执行从峰值放大器112的输出端所见的负载侧 的阻抗OO与从移相器141的输出端所见的负载侧的阻抗(2町)之间的阻抗变换。W下, 就相位变换和阻抗变换的原理进行说明。
[0020] 图5表示图4的状态下的载波放大器111侧的路径。运里,设移相器140的输入 侦揃电压为Vi、电流为Ii,移相器140的输出侧的电压为V2、电流为12。由于从移相器140 的输出端所见的负载侧的阻抗为2町,电流Iz由下式表示。
[式1]
[0021] 并且,电流Ii由下式表示。
[式2]
[0022] 而且,电压Vi由下式表不。
[式3]
[002引根据上式可知,电压Vz的相位成为比电压V遇迟45度。
[0024] 并且,从载波放大器111的输出端所见的负载侧的阻抗由下式表示。 阳02引[式"
[00%] 根据上式可知,从载波放大器111的输出端所见的负载侧的阻抗成为町。
[0027] 图6表示图4的状态下的峰值放大器112侧的路径。运里,设移相器141的输入 侦揃电压为V电流为Ii,设移相器141的输出侧的电压为V2、电流为12。由于从移相器141 的输出端所见的负载侧的阻抗2町,电流12由下式表示。
[式引
阳02引并且,电流I油下式表示。
[式6]
[0029] 而且,电压Vi由下式表示。
[式7]
[0030] 根据上式可知,电压Vz的相位比电压V1提前45度。
[0031] 并且,从峰值放大器112的输出端所见的负载侧的阻抗由下式表示。
[式引
[0032] 根据上式可知,从载波放大器111的输出端所见的负载侧的阻抗成
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