专利名称：加法器及采用其的功率合成器、正交调制器、正交解调器、功率放大器、发送机、无线通信机的制作方法
技术领域：
本发明涉及加法器以及采用了该加法器的功率合成器、正交调制器、正交解调器、 功率放大器、发送机以及无线通信机。
背景技术：
为了获得多个信号的相加信号而采用加法器。图14是示意性示出现有加法器的一例的电路图。在图14所示的加法器800中运算放大器802虚拟接地，点A的电位为0V， 所以当输入电压V1、V2被输入时，如下述数式(1)所示的电流Il流向电阻Ra，如下述数式所示的电流12流向电阻Rb。另外，运算放大器802的输入阻抗非常高，运算放大器802 中不流过电流，所以如下述数式(3)所示的电流Il与电流12相加所得的电流If流向反馈电阻Rf。在此情况下，反馈电阻Rf、电流If与加法器800的输出电压Vo的关系如下述数式(4)所示。并且，利用下述数式(1) (3)，输出电压Vo为下述数式(5)所示。例如，在电阻Ra、Rb与反馈电阻Rf是相同值的电阻时的输出电压Vo为下述数式(6)所示。Il = Vl/Ra......(1)12 = V2/Rb......(2)If = 11+12......(3)Vo = -Rf*If......(4)Vo = -Rf* ((V 1/Ra) + (V2/Rb))......(5)Vo = -(V1+V2)......(6)在为了获得多个高频信号的相加信号而采用如上所述的加法器800的情况下，需要将加法器800的增益设定得较高，所以需要将反馈电阻Rf设定得较大。但是，在如上所述的加法器800中，利用反馈电阻Rf与在运算放大器802中使用的晶体管的寄生电容之积来决定最大工作频率，所以当将反馈电阻Rf设定为较大时最大工作频率变低。因此，在如上所述的加法器800中，无法获得例如IGHz以上的多个高频信号的相加信号。
发明内容
本发明是鉴于上述课题而作出的，其目的是提供能够获得多个高频信号的相加信号的加法器以及采用了该加法器的功率合成器、正交调制器、正交解调器、功率放大器、发送机以及无线通信机。为了解决上述课题，本发明的加法器其特征是包含多个输入端子；输出端子；多个并联连接的第1阻抗电路，其一端分别与上述输入端子连接，另一端作为共用输出；第2 阻抗电路，其一端与电源连接；晶体管电路，其漏极端子与上述第2阻抗电路的另一端连接；以及第3阻抗电路，其一端与上述晶体管电路的源极端子连接，另一端与设定为流过近似恒定电流的电路连接，上述多个第1阻抗电路的共用输出点与上述晶体管电路的上述源极端子和上述第3阻抗电路的上述一端之间的线路上的第1连接点直接或间接地连接，上述输出端子与上述第2阻抗电路的上述另一端和上述晶体管电路的上述漏极端子之间的线路上的第2连接点直接或间接地连接，设定从上述多个第1阻抗电路的上述共用输出点向各个上述输入端子侧的阻抗，使从上述多个第1阻抗电路的上述共用输出点流向各个上述输入端子侧的高频电流近似为零，设定从上述第1连接点向上述输入端子侧的阻抗，使从上述第1连接点流向上述输入端子侧的高频电流近似为零，设定从上述第1连接点向被设定为流过上述近似恒定电流的电路侧的阻抗，使从上述第1连接点流向被设定为流过上述近似恒定电流的电路侧的高频电流近似为零，设定从上述第2连接点向上述电源侧的阻抗，使从上述第2连接点流向上述电源侧的高频电流近似为零。另外，本发明的加法器的特征是包含多个输入端子；输出端子；多个并联连接的第1阻抗电路，其一端分别与上述输入端子连接，另一端作为共用输出；第2阻抗电路，其一端与电源连接；晶体管电路，其漏极端子与上述第2阻抗电路的另一端连接；以及第3阻抗电路，其一端与上述晶体管电路的源极端子连接，另一端与设定为流过近似恒定电流的电路连接，上述多个第1阻抗电路的共用输出点与上述晶体管电路的上述源极端子和上述第 3阻抗电路的上述一端之间的线路上的第1连接点直接或间接地连接，上述输出端子与上述第2阻抗电路的上述另一端和上述晶体管电路的上述漏极端子之间的线路上的第2连接点直接或间接地连接，设定从上述多个第1阻抗电路的上述共用输出点向各个上述输入端子侧的阻抗、从上述第1连接点向上述输入端子侧的阻抗、从上述第1连接点向被设定为流过上述近似恒定电流的电路侧的阻抗以及从上述第2连接点向上述电源侧的阻抗，使从上述输出端子输出的输出信号的误差为容许误差以下。另外在本发明的一方式中，上述加法器可包含第1输出端子和第2输出端子，上述第ι输出端子与上述第2连接点直接或间接地连接，上述第2输出端子与上述第1连接点直接或间接地连接，设定上述晶体管电路的栅极宽度和从上述第2连接点向上述电源侧的阻抗，使来自上述第1输出端子的第1输出信号和来自上述第2输出端子的第2输出信号的相位差大致为η/2。 在此方式中，上述第2连接点与上述晶体管电路的上述漏极端子可经由滤波电路连接，设定上述晶体管电路的栅极宽度、从上述第2连接点向上述电源侧的阻抗和上述滤波电路，使上述第1输出信号与上述第2输出信号的相位差大致为π /2。另外，本发明的功率合成器可包含2个功率放大器，其放大输入信号后输出；以及上述的加法器，其使所输入的该2个功率放大器的输出信号相加后输出。另外，本发明的正交调制器的特征是，包含第1电压控制振荡器、第2电压控制振荡器、第3电压控制振荡器、第4电压控制振荡器、第1加法器、第2加法器和第3加法器，其中，在将载波的角频率设为ω c，将根据I信号的大小而变化的调制信号的角频率设为ω8 时，上述第1电压控制振荡器输入I信号，输出用cos ((ω c+ ω s) *t)表示的第1输出信号， 上述第2电压控制振荡器输入I信号，输出用cos ((ω C- ω s) *t)表示的第2输出信号，在将载波的角频率设为《c，将根据Q信号的大小而变化的调制信号的角频率设为ω8时，上述第3电压控制振荡器输入Q信号，输出用cos ((ω c+ ω s) *t)表示的第3输出信号；上述第4电压控制振荡器输入Q信号，输出用cos ((ω C- ω s) *t)表示的第4输出信号；上述第 1加法器是上述加法器，其将所输入的上述第1输出信号以及上述第2输出信号相加，输出第5输出信号，上述第2加法器是上述加法器，其将所输入的上述第3输出信号以及上述第4输出信号相加，输出第6输出信号，上述第3加法器是上述加法器，其将所输入的上述第5 输出信号以及上述第6输出信号相加，输出第7输出信号。另外，本发明的正交解调器的特征是包含上述加法器，通过由上述加法器使多个信号相加来进行正交解调。另外，本发明的功率放大器的特征是包含恒包络线信号生成电路，其将具有包络线变动的输入信号变换为第1以及第2恒包络线信号后输出；第1放大器，其对所输入的上述第1恒包络线信 号进行放大，并输出第1放大信号；第2放大器，其对所输入的上述第2 恒包络线信号进行放大，并输出第2放大信号；以及上述的加法器，其对所输入的上述第1 以及第2放大信号进行相加，并输出具有已放大的包络线变动的输出信号。另外，本发明的发送机的特征是天线经由上述的功率放大器与发送电路连接。另外，本发明的无线通信机的特征是，天线经由上述的功率放大装置与发送电路连接，接收电路与该天线连接。(发明效果)根据本发明的加法器，可获得多个高频信号的相加信号。
图1是示意性示出第1实施方式的加法器的一例的框图。图2是示意性示出第1实施方式的加法器的一例的电路图。图3是示出模拟结果的矢量图。图4是示意性示出第2实施方式的加法器的一例的框图。图5是示意性示出第2实施方式的加法器的一例的电路图。图6是示意性示出第3实施方式的功率合成器的一例的框图。图7是示意性示出第4实施方式的正交调制器的一例的框图。图8是示意性示出第5实施方式的功率放大器的一例的框图。图9是示意性示出第5实施方式的功率放大器的一例的电路图。图10是用于说明根据具有包络线变动的输入信号来生成恒包络线信号的基本原理的图。图11是用于说明根据具有包络线变动的输入信号来生成恒包络线信号的基本原理的图。图12是示意性示出第6实施方式的发送机的一例的框图。图13是示意性示出第7实施方式的无线通信机的一例的框图。图14是示意性示出现有加法器的一例的电路图。
具体实施例方式以下，根据附图对本发明实施方式的例子进行详细说明。[第1实施方式]图1是示意性示出本发明第1实施方式的加法器的一例的框图，图2是示意性示出第1实施方式的加法器的一例的电路图。如图1所示，第1实施方式的加法器100包含 多个第1阻抗电路110a、110b、第2阻抗电路120、晶体管电路130、第3阻抗电路140、电流反射镜(current mirror)电路150和负载电路160。第1阻抗电路IlOaUlOb的一端分别与输入端子102a、102b直接或间接连接。艮口， 第1阻抗电路IlOa的一端与输入端子102a连接，作为高频信号的输入信号Sa(电压Va) 被输入第1阻抗电路110a。同样，第1阻抗电路IlOb的一端与输入端子102b连接，作为高频信号的输入信号Sb (电压Vb)被输入第1阻抗电路110b。第1阻抗电路IlOaUlOb的另一端相互直接或间接连接后成为共用输出，第1阻抗电路IlOaUlOb被并联连接。与输入信号Sa(电压Va)对应的电流Ia(高频电流)流向第1阻抗电路110a，与输入信号Sb (电压Vb)对应的电流Ib (高频电流)流向第1阻抗电路110b。合成电流Ia和电流Ib的电流 Iab(高频电流)从第1阻抗电路IlOaUlOb的共用输出点P3输出。第1阻抗电路IlOaUlOb例如包含缓冲放大器112(参照图2)。缓冲放大器112 的输出阻抗变大，输入信号Sa、Sb没有反射到缓冲放大器112的输入侧。在图2所示的例子中，缓冲放大器112的输入侧经由电阻Rl以及电容器Cl与输入端子102a或102b连接。 另外，缓冲放大器112的输出侧经由电容器C2、C3与匹配电路114a或114b连接。设置电容器C1、C2、C3，以去除直流分量。匹配电路114a、114b的输出侧相互连接。S卩，缓冲放大器112的另一端经由匹配电路114a、114b相互连接。第1阻抗电路IlOaUlOb的共用输出点P3与晶体管电路130和第3阻抗电路140 之间的线路上的第1连接点Pl直接或间接地连接。即，第1阻抗电路IlOaUlOb的共用输出点P3与晶体管电路130以及第3阻抗电路140双方直接或间接地连接。在图2所示的例子中，第1阻抗电路IlOaUlOb的共用输出点P3经由电容器C4与第1连接点Pl连接。 即，第1阻抗电路IlOaUlOb的共用输出点P3与晶体管电路130以及第3阻抗电路140双方经由电容器C4连接。设置电容器C4，以去除直流分量。此外，第1阻抗电路IlOaUlOb 的共用输出点P3可与第1连接点Pl直接连接。另外，第1阻抗电路IlOaUlOb的共用输出点P3可以与第1连接点Pl是同一个点。设定从共用输出点P3向各个输入端子102a、102b侧观察到的阻抗Zg、Zh，以使从多个第1阻抗电路IlOaUlOb的共用输出点P3向各个输入端子102a、102b侧流动的高频电流Ig、Ih与电流Iab相比非常小。换言之，设定阻抗Zg、Zh，使上述高频电流Ig、Ih近似为零。此外，匹配电路114a、114b作用，使阻抗Zg、Zh提高。但是，匹配电路114a、114b不是必需的结构。在利用缓冲放大器112设定阻抗Zg、Zh以使上述高频电流Ig、Ih近似为零时，可省略匹配电路114a、114b。从第1连接点Pl向输入端子102a、102b侧观察到的阻抗Zs与从输入端子102a、 102b向第1连接点Pl侧观察到的阻抗相比被设定得非常高。更具体地说，设定阻抗Zsdi 从第1连接点Pl流向输入端子102a、102b侧的高频电流Is与电流Iab相比非常小。换言之，设定阻抗Zs，使上述高频电流Is近似为零。此外例如，通过调整从缓冲放大器112到第 1连接点Pl的线路长、匹配电路114a、114b，来调整阻抗Zs。对第2阻抗电路120的一端施加电源电压Vdd，另一端与输出端子104以及晶体管电路130双方直接或间接地连接。第2阻抗电路120例如包含电感Ll (参照图2)。输出端子104与第2阻抗电路120和晶体管电路130之间的线路上的第2连接点 P2直接或间接地连接。在图2所示的例子中，输出端子104经由电容器C5与第2连接点 P2连接。
从第2连接点P2向电源侧观察到的阻抗Zm被设定得非常高。更具体地说，设定阻抗Zm，使从第2连接点P2流向电源侧的高频电流Im与电流Iab相比非常小。换言之，设定阻抗Zm，使上述高频电流Im近似为零。负载电路160的一端接地，另一端与输出端子104连接。负载电路160例如包含电阻R2(参照图2)。如图2所示，晶体管电路130包含晶体管132。晶体管132的漏极端子与第2阻抗电路120和输出端子104(负载电路160)双方直接或间接地连接，源极端子与第1阻抗电路IlOaUlOb的共用输出点P3以及第3阻抗电路140双方直接或间接地连接。另外，经由电感L3对晶体管132的栅极端子施加栅极电压Vgg。将晶体管132的栅极宽度设定为较大，以使从第1连接点Pl向负载电路160侧观察到的阻抗Zd非常小。S卩，将阻抗Zd设定成近似为零，高频电流Id容易从第1连接点Pl流向负载电路160侧。第3阻抗电路140的一端与第1阻抗电路IlOaUlOb的共用输出点P3以及晶体管电路130双方直接或间接地连接，另一端与电流反射镜电路150连接。第3阻抗电路140 例如包含电感L2(参照图2)。电流反射镜电路150的一端与第3阻抗电路140连接，另一端接地。电流反射镜电路150是包含晶体管152、154和恒流源156的一般的电流反射镜电路(参照图2)。设定电流反射镜电路150，使近似恒定的直流电流流动。从第1连接点Pl向电流反射镜电路150侧的阻抗Zc与从电流反射镜电路150向第1连接点Pi侧的阻抗相比被设定为非常高。更具体地说，设定阻抗Zc，使从第1连接点 Pl流向电流反射镜电路150侧的高频电流Ic与电流Iab相比非常小。换言之，设定阻抗 Zc，使上述高频电流Ic近似为零。如果上述高频电流Ic近似为零，则上述高频电流Id与电流Iab大致相等。此外，由于近似恒定的直流电流流向电流反射镜电路150，从而第1连接点Pl的电位保持为近似恒定。在加法器100中，通过如上所述地设定阻抗Zg、Zh，来从共用输出点P3输出合成了电流Ia和电流Ib的电流Iab (高频电流)，并输入第1连接点Pl。另外，通过如上所述地设定阻抗Zs、Zc、Zd、Zm，来如图1所示，将电流Iab输入负载电路160。结果，将与电流Iab 对应的电压Vab作为输出信号Sab从输出端子104输出。即，将输入信号Sa、Sb矢量相加而成的输出信号Sab从输出端子104输出。为了确认加法器100的动作，而以下述条件进行了模拟。(1)输入信号Sa、Sb的频率2· 5GHz(2)电源电压 Vdd :20.0V(3)栅极电压 Vgg 20. OV(4)电阻 Rl 10. Om Ω(5)电阻 R2:50 Ω(6)电容器 C1、C2、C4、C5 :10. OyF(7)电容器 C3 :1· OpF(8)电感 Li、L2 1. OnH(9)恒流源 156 0. 5mA图3是示出模拟结果的矢量图，是矢量显示输入信号Sa、Sb与输出信号Sab的关系的图。如图3所示，获得对作为高频信号的输入信号Sa、Sb进行矢量相加而成的输出信号 Sab0如以上说明的那样，根据第1实施方式的加法器100，可获得对多个高频信号矢量相加而成的信号。在加法器100中，因为不存在如图14所示的加法器800所包含的反馈电阻Rf，所以不限定最大工作频率，可获得对多个高频信号矢量相加而成的信号。(1)从第1阻抗电路IlOaUlOb的共用输出点P3流向各个输入端子102a、102b侧的高频电流Ig、Ih、(2)从第1连接点Pl流向输入端子102^10213侧的高频电流18、(3)从第1连接点Pl流向电流反射镜电路150侧的高频电流Ic、或者(4)从第2连接点P2流向电源侧的高频电流Im变大时，实际向输出端子104(负载电路160)所输入的高频电流与合成电流Ia和电流Ib的电流Iab大不相同。结果，输出信号Sab的误差变大。这点在加法器100中，为了使高频电流Ig、Ih、Is、Ic、Im与电流Iab相比非常小(换言之，将高频电流 18、让、18、1(、1111抑制成近似为零)，而设定阻抗Zg、Zh、Zs、Zc、Zm，所以将输出信号Sab的误差抑制为容许误差以下。即，在加法器100中，设定阻抗Zg、Zh、Zs、Zc、Zm，使输出信号 Sab的误差为容许误差以下。但是，所谓「高频电流Ig、Ih、Is、Ic、Im近似为零」包含完全没有流过高频电流 Ig、Ih、Is、Ic、Im而完全为零的状态，并且还包含如下所述的状态。即，还包含在可忽视由于高频电流Ig、Ih、Is、Ic、Im流动而产生的输出信号Sab的误差的程度下，高频电流Ig、 Ih、Is、Ic、Im与电流lab相比是微量的状态。换言之，还包含在输出信号Sab的误差不大于容许误差的程度下，高频电流Ig、Ih、Is、Ic、Im与电流lab相比非常小这样的状态。此外，所谓高频电流Ig、Ih、IS、Ic、Im与电流Iab相比非常小的情况，例如是高频电流化“^工 工^加为电流工油的1/1000以下这样的情况。例如，通过下述数式(7) (9)来表示高频电流Is、Ic、Im与电流Iab (或高频电流Id)的关系。此外，在下述数式(7) 中，系数Kc是在电流反射镜电路150的输入侧的不需要波的产生系数，系数Kd是在负载电路160的输入侧的不需要波的产生系数。另外，在下述数式(9)中，Zo是如图1所示从第2 连接点P2到达输出端子104侧时的阻抗。Is= ((Kd*Zc+Kc*Zd)/(Zd+Zc))*Iab......(7)Ic = (Zd/(Zd+Zc))*Iab......(8)Im = (Zo/(Zo+Zm))*Id......(9)例如，为了使高频电流Is成为电流Iab的1/1000以下，可设定阻抗Zc以及Zd， 以使上述数式(7)中的((Kd*ZC+Kc*Zd)/(Zc+Zd))为1/1000以下。另外例如，为了使高频电流Ic成为电流Iab的1/1000以下，可设定阻抗Zc以及Zd，以使上述数式⑶中的(Zd/ (Zd+Zc))为1/1000以下。另外例如，为了使高频电流Im成为高频电流Id(电流lab)的 1/1000以下，可以设定阻抗Zo以及Zm，以使上述数式(9)中的(Zo/(Zo+Zm))为1/1000以下。此外，在第1阻抗电路IlOaUlOb中，如果输入信号Sa、Sb未反射到输入侧，则可以将缓冲放大器112置换为例如隔离器(isolator)或电阻等。另外，在第2阻抗电路120中，如果可将从第2连接点P2向电源侧的阻抗Zm设定为非常高、并将从第2连接点P2流向电源侧的高频电流Im设定为远小于电流Iab (换言之， 高频电流Im近似为零)，则能够将电感Ll置换为其它元件。
另外，在第3阻抗电路140中，如果可将从第1连接点Pl向电流反射镜电路150 侧的阻抗Zc设定为非常高、并将从第1连接点Pl流向电流反射镜电路150侧的高频电流 Ic设定为与电流Iab相比微量(换言之，高频电流Ic近似为零)，则能够将电感L2置换为其它元件。例如，可将电感L2置换成晶体管。在此情况下，晶体管电路130与晶体管的漏极端子连接，电流反射镜电路150与源极端子连接。另外，设定晶体管，以使近似恒定的电流流动。此外，取代在输出端子104上连接电阻R2而连接电感，由此可以将与电流Iab对应的电压Vab作为输出信号Sab从输出端子104输出。[第2实施方式]图4是示意性示出本发明第2实施方式的加法器的一例的框图，图5是示意性示出第2实施方式的加法器的一例的电路图。此外，在图4以及图5中对与第1实施方式相同的构成要素标注同一参照符号，对这些构成要素省略说明。如图4所示，第2实施方式的加法器200包含多个第1阻抗电路110a、110b、第 2阻抗电路120、晶体管电路130、第3阻抗电路140、电流反射镜电路150、负载电路160和滤波电路210。滤波电路210的一端与第2阻抗电路120以及输出端子104(负载电路160)双方直接或间接地连接，另一端与晶体管电路130连接。滤波电路210是一般的LC滤波器，作为移相滤波器发挥功能。滤波电路210还起到阻抗匹配的作用。另外在加法器200中，除了输出端子104(第1输出端子)之外，还设置有与第1 连接点Pl连接的输出端子204 (第2输出端子)。与电流Iab (高频电流)对应的电流作为输出信号Sabi从输出端子204输出。尤其在加法器200中，将从输出端子104输出的作为电压信号的输出信号Sabv (第1输出信号)与从输出端子204输出的作为电流信号的输出信号Sabi (第2输出信号)的相位差设定为近似η /2。输出信号Sabv与输出信号Sabi的相位差由于电感Ll的值(阻抗Zm)、电容器C5 的值、晶体管电路130的栅极宽度以及滤波电路210的常数而受到影响。因此，通过调整电感Ll的值(阻抗Zm)、电容器C5的值、晶体管电路130的栅极宽度或滤波电路210的常数， 来将输出信号Sabv与输出信号Sabi的相位差设定为近似π /2。例如，当增大电感Ll的值时，输出信号Sabv与输出信号Sabi的相位差变大，接近 η /2。另外例如，当增大晶体管电路130的栅极宽度时，输出信号Sabv与输出信号Sabi的相位差变大，接近η/2。在加法器200中，为了增大晶体管电路130的栅极宽度，而在晶体管电路130中包含多个并联连接的晶体管132 (参照图5)。另外在加法器200中，为了将输出信号Sabv与输出信号Sabi的相位差调整为近似π /2而设定滤波电路210。此外，即使没有滤波电路210，也能够将输出信号Sabv与输出信号Sabi的相位差调整为近似η/2。但是，在没有设置滤波电路210的情况下，为了使输出信号Sabv与输出信号Sabi的相位差成为近似π /2，而必需增大电感Ll的值或晶体管电路130的栅极宽度。 关于这点如果设置滤波电路210，则即使不那么地增大电感Ll的值或晶体管电路130的栅极宽度，也能够将输出信号Sabv与输出信号Sabi的相位差设定为近似π /2。如以上所说明的那样，根据第2实施方式的加法器200，可获得(1)与对多个高频信号进行矢量相加而成的信号对应的电流信号(输出信号Sabi)；和(2)与对多个高频信号进行矢量相加而成的信号对应的电压信号，并且该电压信号(输出信号Sabv)与上述电流信号(输出信号Sabi)的相位差是近似π/2。[第3实施方式]第1实施方式的加法器100可用于功率合成器。通过使用第1实施方式的加法器 100，可实现通过对多个高频信号进行矢量相加从而进行功率合成这样的功率合成器。图6 是示意性示出采用第1实施方式的加法器100来构成功率合成器的例子的框图。图6所示的功率合成器300包含2个功率放大器306a、306b和加法器100。在功率合成器300中，输入端子302a、302b分别与功率放大器306a、306b连接，作为高频信号的输入信号Sil、Si2分别输入功率放大器306a、306b。将由功率放大器306a、306b放大后的输入信号Sil、Si2输入加法器100。并且，将对放大后的输入信号Sil、Si2进行矢量相加而成的信号从加法器100输出，并作为输出信号So从输出端子304输出。根据第3实施方式的功率合成器300，实现通过对多个高频信号进行矢量相加来进行功率合成这样的功率合成器。[第4实施方式]第1实施方式的加法器100可用于正交调制器。通过采用第1实施方式的加法器 100，可实现利用对多个高频信号进行矢量相加来进行正交调制这样的正交调制器。图7是示意性示出采用第1实施方式的加法器100来构成正交调制器的例子的框图。第4实施方式的正交调制器400包含电压控制振荡器406a、406b、406c、406d、加法器100a、100b、IOOc和移相器408。加法器100a、100b、IOOc是第1实施方式的加法器100。输入端子402a与电压控制振荡器406a、406b共用地连接，并将I信号输入电压控制振荡器406a、406b。并且，例如将用cos ((ω c+ω s) *t)表示的信号从电压控制振荡器 406a输出，将例如用cos ((ω -ω s)*t)表示的信号从电压控制振荡器406b输出。此夕卜， ω c是载波的角频率。另一方面，ω s是调制信号的角频率，ω s的值根据I信号的大小进行变化。将电压控制振荡器406a、406b的输出信号输入加法器100a，将对这些信号矢量相加而成的信号Irf从加法器IOOa输出，并向加法器IOOc输入。另外，输入端子402b共用地连接于电压控制振荡器406c、406d,将Q信号输入电压控制振荡器406c、406d。并且，将例如用cos ((coc+ω s)*t)表示的信号从电压控制振荡器 406c输出，将例如用cos ((ω -ω s)*t)表示的信号从电压控制振荡器406d输出。此夕卜， ω c是载波的角频率。另一方面，ω s是调制信号的角频率，ω s的值根据Q信号的大小进行变化。将电压控制振荡器406c、406d的输出信号输入至加法器100b，将对这些信号矢量相加而成的信号从加法器IOOb输出。将从加法器IOOb输出的信号输入至移相器408，使相位提前η /2。并且，将从移相器408输出的信号Qrf输入至加法器100c。在加法器IOOc中对信号Irf和信号Qrf进行矢量相加，将对信号Irf和信号Qrf 矢量相加而成的信号作为输出信号So从输出端子404输出。根据第4实施方式的正交调制器400，实现通过对多个高频信号矢量相加来进行正交调制这样的正交调制器。
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此外，与正交调制器相同，还可以在正交解调器中使用第1实施方式的加法器 100。通过采用第1实施方式的加法器100，可实现利用对多个高频信号矢量相加来进行正交解调这样的正交解调器。[第5实施方式]第1实施方式的加法器100可用于功率放大器。通过采用第1实施方式的加法器 100，可实现通过对多个高频信号矢量相加来进行功率放大这样的功率放大器。图8是示意性示出采用第1实施方式的加法器100来构成功率放大器的例子的框图。图9是示意性示出采用第1实施方式的加法器100来构成功率放大器的例子的电路图。此外，加法器100d、 100e、100f是第1实施方式的加法器100。如图8所示，第5实施方式的功率放大器500包含恒包络线信号生成电路510、放大器506a、506b和加法器100d。将具有包络线变动的输入信号Si从输入端子502向功率放大器500输入。恒包络线信号生成电路510将输入信号Si变换为振幅相互相等的相位不同的恒包络线信号Sfl、Sf2。放大器506a对恒包络线信号Sfl进行放大，放大器506b 对恒包络线信号Sf2进行放大。加法器IOOd对从放大器506a输出的放大信号Skl和从放大器506b输出的放大信号Sk2进行矢量相加，由此输出具有放大的包络线变动的输出信号 So。将输出信号So从输出端子504输出。如图9所示，恒包络线信号生成电路510包含功率分配器512、变换信号生成电路 520和加法器100e、100f。在恒包络线信号生成电路510中利用功率分配器512，根据输入信号Si来生成振幅相互相等且与输入信号Si具有规定的相位关系的基本信号Scl、Sc2和与基本信号Scl、Sc2具有一定的相位关系的变换用基本信号Sd。变换信号生成电路520根据变换用基本信号Sd来生成具有满足Y2 = A2-X2 (X 基本信号Scl、Sc2的振幅；A 大于X的任意的一定的振幅)的振幅Y且相位比基本信号Scl 提前η/2的变换信号Sel、和具有振幅Y且相位比基本信号Sc2延迟π/2的变换信号Se2。加法器IOOe对基本信号Scl以及变换信号Sel进行矢量相加。加法器IOOf对基本信号Sc2以及变换信号Se2进行矢量相加。将来自加法器IOOe的输出信号作为恒包络线信号Sfl输出，将来自加法器IOOf的输出信号作为恒包络线信号Sf2输出。这里，采用图10以及图11来说明根据具有包络线变动的输入信号Si生成恒包络线信号Sfl、Sf2的基本原理。图10以及图11是对输入信号Si、基本信号Scl、Sc2、变换信号Sel、Se2以及恒包络线信号Sf 1、Sf2的关系进行矢量显示的图。此外，这里为了便于说明，而将基本信号Scl、Sc2的振幅设为输入信号Si的振幅的1/2，将基本信号Scl、Sc2的相位设定为与输入信号Si的相位相等。将输入信号Si分配为振幅以及相位相互相等的基本信号Scl、Sc2。并且，如图10 所示，通过对基本信号Scl和相位比基本信号Scl提前π /2的变换信号Sel进行矢量相加来生成恒包络线信号Sfl。另外，通过对基本信号Sc2和相位比基本信号Sc2延迟π /2的变换信号Se2进行矢量相加来生成恒包络线信号Sf2。这里，当将基本信号Scl、Sc2的振幅设为X、将变换信号Sel、Se2的振幅设为Y、将恒包络线信号Sfl、Sf2的振幅设为B时，在它们之间X2+Y2 = B2的关系成立。在基本信号Scl、Sc2的振幅X根据输入信号Si的振幅的变化而变化时，变换信号 Sel、Se2的振幅Y发生变化，以使X2+Y2 = A2 (Α 大于X的任意的一定的振幅)的关系成立。例如图11所示，在基本信号Scl、Sc2的振幅X由于输入信号Si的振幅变小而变小时，为了满足Y2 = A2-X2,而使变换信号Sel、Se2的振幅Y变大。结果，恒包络线信号Sfl、Sf2的振幅B保持为一定的振幅A，恒包络线信号Sfl、Sf2如其名称那样成为振幅一定的恒包络线信号。在恒包络线信号生成电路510中，如上所述将具有包络线变动的输入信号Si变换为2个恒包络线信号Sfl、Sf2。此外，根据图10以及图11可知当对恒包络线信号Sfl、Sf2 进行矢量相加时成为具有初始包络线变动的输入信号Si。变换信号生成电路520如图9所示包含移相电路530和变换用基本信号放大电路 540。移相电路530使变换用基本信号Sd的相位产生变化，以生成相位比基本信号Scl 提前η /2的变换信号Sel和相位比基本信号Sc2延迟π /2的变换信号Se2。变换用基本信号Sd在通过构成移相电路530 —部分的移相器532使相位提前π /2之后利用可变增益放大器544进行放大。然后，对变换用基本信号Sd进行2分割，在其一方作为变换信号Se 1 输入至加法器100e、另一方利用构成移相电路530 —部分的移相器534使相位提前π之后，作为变换信号Se2输入至加法器IOOf。变换用基本信号放大电路540根据基本信号Scl、Sc2的振幅X来放大变换用基本信号Sd，以使变换信号Sel、Se2的振幅Y满足Y2 = A2_X2。如图9所示，变换用基本信号放大电路540包含振幅检测信号生成电路550、减法器542和可变增益放大器544。振幅检测信号生成电路550生成具有与恒包络线信号Sfl、Sf 2的振幅成比例的直流电压α的振幅检测信号Sg。将从加法器IOOe输出的恒包络线信号Sfl输入至放大器 506a,但之前，一部分被分支并进一步2分割后输入至混频器(mixer) 552a。从混频器552a 输出具有与恒包络线信号Sfl的振幅成比例的直流电压分量的信号，并输入至加法器554。 同样，虽然从加法器IOOf输出的恒包络线信号Sf2输入至放大器506b，但之前，一部分被分支并进一步2分割后输入至混频器552b。从混频器552b输出具有与恒包络线信号Sf2的振幅成比例的直流电压分量的信号，并输入至加法器554。在加法器554中，使具有与恒包络线信号Sfl的振幅成比例的直流电压分量的信号和具有与恒包络线信号Sf2的振幅成比例的直流电压分量的信号相加，并作为振幅检测信号Sg输出至减法器542。减法器542被输入具有大于直流电压α的任意直流电压β的参照用信号Sh和振幅检测信号Sg，将具有满足Y = β-α的直流电压Y的信号输出至低通滤波器546。在低通滤波器546中将包含恒包络线信号Sfl、Sf2的频率的2倍频率的高频分量衰减，向缓冲放大器548输入几乎占据直流电压分量的输出信号。在缓冲放大器548中，将所输入的信号放大后的信号作为增益控制信号Sj输出至可变增益放大器544。可变增益放大器544根据增益控制信号Sj来放大变换用基本信号Sd，以使变换信号Sel、Se2的振幅Y满足Y2 = A2-X2。这样，将与恒包络线信号Sfl、Sf2的振幅增减逆向地进行增减的增益控制信号Sj 的直流电压分量作为偏置电压施加给可变增益放大器544。因此，可变增益放大器544的放大量与恒包络线信号Sfl、Sf2的振幅增减逆向地进行增减。结果，变换用基本信号Sd被可变增益放大器544放大后生成的变换信号Sel、Se2的振幅也与恒包络线信号Sf l、Sf2的振幅增减逆向地进行增减。同形成这样的反馈电路，将恒包络线信号Sfl、Sf2的振幅保持为恒定，并分别成为按照文字的恒包络线信号。根据第5实施方式的功率放大器500，通过采用第1实施方式的加法器100，来实现利用对多个高频信号矢量相加来进行高频信号的功率放大这样的功率放大器。此外，在功率放大器500中，因为利用放大器506a、506b放大的是恒包络线信号， 所以作为放大器506a、506b能够采用功率附加效率高的非线形放大器。另外，在功率放大器500中，不用进行复杂的计算，仅仅通过对基本信号Scl和变换信号Sel进行矢量相加和对基本信号Sc2和变换信号Se2进行矢量相加，来生成恒包络线信号Sfl、Sf2。因此，可利用功耗小的简单模拟电路来构成恒包络线信号生成电路510， 结果，功率放大器500整体的功耗变小，作为功率放大器500整体可提高功率附加效率。[第6实施方式]通过采用第1实施方式的加法器100构成发送机，可实现利用对多个高频信号矢量相加来进行发送这样的发送机。这里，作为采用第1实施方式的加法器100来构成发送机的一例，说明采用第5实施方式的功率放大器500来构成发送机的例子。图12是示意性示出采用第5实施方式的功率放大器500来构成发送机的例子的框图。第6实施方式的发送机600中，天线602经由功率放大器500与发送电路604连接。此外，在第6实施方式的发送机600中，通过功耗小且功率附加效率高的功率放大器500来放大具有包络线变动的发送信号，所以能够获得功耗小且发送时间长的发送机。[第7实施方式]通过采用第1实施方式的加法器100构成无线通信机，可实现利用对多个高频信号矢量相加来进行无线通信这样的无线通信机。作为采用第1实施方式的加法器100构成无线通信机的一例，说明采用第5实施方式的功率放大器500来构成无线通信机的例子。图 13是示意性示出采用第5实施方式的功率放大器500来构成无线通信机的例子的框图。第 7实施方式的无线通信机700中，天线702经由功率放大器500与发送电路704连接，接收电路706与天线702连接。另外，切换收发的开关电路708插入天线702与发送电路704 以及接收电路706之间。此外，在第7实施方式的无线通信机700中，利用功耗小且功率附加效率高的功率放大器500来放大具有包络线变动的发送信号，所以能够获得功耗小且通信时间长的无线通信机。[变形例]本发明不仅限于上述第1实施方式 第7实施方式，在不脱离本发明主旨的范围内可进行各种变更、改良。例如，可采用第1实施方式的加法器100及第2实施方式的加法器200来构成各种电路。
权利要求
1.一种加法器，其特征在于，包含 多个输入端子；输出端子；多个并联连接的第1阻抗电路，其一端分别与上述输入端子连接，另一端作为共用输出；第2阻抗电路，其一端与电源连接；晶体管电路，其漏极端子与上述第2阻抗电路的另一端连接；以及第3阻抗电路，其一端与上述晶体管电路的源极端子连接，另一端与设定为流过近似恒定电流的电路连接，上述多个第1阻抗电路的共用输出点，与上述晶体管电路的上述源极端子和上述第3 阻抗电路的上述一端之间的线路上的第1连接点直接或间接地连接，上述输出端子，与上述第2阻抗电路的上述另一端和上述晶体管电路的上述漏极端子之间的线路上的第2连接点直接或间接地连接，设定从上述多个第1阻抗电路的上述共用输出点向各个上述输入端子侧观察到的阻抗，使得从上述多个第1阻抗电路的上述共用输出点流向各个上述输入端子侧的高频电流近似为零，设定从上述第1连接点向上述输入端子侧观察到的阻抗，使得从上述第1连接点流向上述输入端子侧的高频电流近似为零，设定从上述第1连接点向设定为流过上述近似恒定电流的电路侧观察到的阻抗，使从上述第1连接点流向设定为流过上述近似恒定电流的电路侧的高频电流近似为零，设定从上述第2连接点向上述电源侧观察到的阻抗，使从上述第2连接点流向上述电源侧的高频电流近似为零。
2.一种加法器，其特征在于，包含 多个输入端子；输出端子；多个并联连接的第1阻抗电路，其一端分别与上述输入端子连接，另一端作为共用输出；第2阻抗电路，其一端与电源连接；晶体管电路，其漏极端子与上述第2阻抗电路的另一端连接；以及第3阻抗电路，其一端与上述晶体管电路的源极端子连接，另一端与设定为流过近似恒定电流的电路连接，上述多个第1阻抗电路的共用输出点，与上述晶体管电路的上述源极端子和上述第3 阻抗电路的上述一端之间的线路上的第1连接点直接或间接地连接，上述输出端子，与上述第2阻抗电路的上述另一端和上述晶体管电路的上述漏极端子之间的线路上的第2连接点直接或间接地连接，设定从上述多个第1阻抗电路的上述共用输出点向各个上述输入端子侧观察到的阻抗、从上述第1连接点向上述输入端子侧观察到的阻抗、从上述第1连接点向设定为流过上述近似恒定电流的电路侧观察到的阻抗以及从上述第2连接点向上述电源侧观察到的阻抗，使得从上述输出端子输出的输出信号的误差为容许误差以下。
3.根据权利要求1或2所述的加法器，其特征在于， 包含第1输出端子和第2输出端子，上述第1输出端子与上述第2连接点直接或间接地连接， 上述第2输出端子与上述第1连接点直接或间接地连接，设定上述晶体管电路的栅极宽度和从上述第2连接点向上述电源侧观察到的阻抗，使得来自上述第1输出端子的第1输出信号和来自上述第2输出端子的第2输出信号的相位差大致为η/2。
4.根据权利要求3所述的加法器，其特征在于，上述第2连接点与上述晶体管电路的上述漏极端子经由滤波电路连接， 设定上述晶体管电路的栅极宽度、从上述第2连接点向上述电源侧观察到的阻抗和上述滤波电路，使得上述第1输出信号与上述第2输出信号的相位差大致为π /2。
5.一种功率合成器，其特征在于，包含2个功率放大器，其放大输入信号后输出；以及权利要求1或2所述的加法器，其将所输入的该2个功率放大器的输出信号相加后输出ο
6.一种正交调制器，其特征在于，包含第1电压控制振荡器、第2电压控制振荡器、第3 电压控制振荡器、第4电压控制振荡器、第1加法器、第2加法器和第3加法器，其中，在将载波的角频率设为《c，将根据I信号的大小而变化的调制信号的角频率设为ω8时，上述第1电压控制振荡器输入I信号，输出用cos ((ω c+ ω s) *t)表示的第1输出信号， 上述第2电压控制振荡器输入I信号，输出用cos ((ω C- ω s) *t)表示的第2输出信号， 在将载波的角频率设为《c，将根据Q信号的大小而变化的调制信号的角频率设为ω8时，上述第3电压控制振荡器输入Q信号，输出用cos ((ω c+ ω s) *t)表示的第3输出信号；上述第4电压控制振荡器输入Q信号，输出用cos ((ω C- ω s) *t)表示的第4输出信号；上述第1加法器是权利要求1或2所述的加法器，其将所输入的上述第1输出信号以及上述第2输出信号相加，输出第5输出信号，上述第2加法器是权利要求1或2所述的加法器，其将所输入的上述第3输出信号以及上述第4输出信号相加，输出第6输出信号，上述第3加法器是权利要求1或2所述的加法器，其将所输入的上述第5输出信号以及上述第6输出信号相加，输出第7输出信号。
7.一种正交解调器，其特征在于， 包含权利要求1或2所述的加法器，通过由上述加法器将多个信号相加来进行正交解调。
8.—种功率放大器，其特征在于，包含恒包络线信号生成电路，其将具有包络线变动的输入信号变换为第1恒包络线信号以及第2恒包络线信号后输出；第1放大器，其对所输入的上述第1恒包络线信号进行放大，并输出第1放大信号； 第2放大器，其对所输入的上述第2恒包络线信号进行放大，并输出第2放大信号；以及权利要求1或2所述的加法器，其将所输入的上述第1放大信号以及上述第2放大信号相加，并输出具有已放大的包络线变动的输出信号。
9.一种发送机，其特征在于，天线经由权利要求8所述的功率放大器与发送电路连接。
10.一种无线通信机，其特征在于，天线经由权利要求8所述的功率放大装置与发送电路连接，接收电路与该天线连接。
全文摘要
本发明提供可获得多个高频信号的加法信号的加法器以及采用了该加法器的功率合成器、正交调制器、正交解调器、功率放大器、发送机以及无线通信机。设定从多个第1阻抗电路(110a、110b)的共用输出点(P3)向各个输入端子(102a、102b)侧的阻抗(Zg、Zh)，使高频电流(Ig、Ih)近似为零。设定从第1连接点(P1)向输入端子(102a、102b)侧的阻抗(Zs)，使高频电流(Is)近似为零。设定从第1连接点(P1)向电路(150)侧的阻抗(Zc)，使高频电流(Ic)近似为零。设定从第2连接点(P2)向电源侧的阻抗(Zm)，使高频电流(Im)近似为零。
文档编号H04B1/04GK102197402SQ20098014252
公开日2011年9月21日 申请日期2009年11月5日 优先权日2008年11月5日
发明者福冈泰彦, 长山昭 申请人:京瓷株式会社