功率放大电路的制作方法

文档序号:20080668发布日期:2020-03-10 10:35阅读:154来源:国知局
功率放大电路的制作方法

本发明涉及功率放大电路。



背景技术:

在搭载于便携式电话等移动通信机的功率放大电路中,要求使向基站发送的发送信号的最大输出功率增大。例如,在专利文献1公开了将两个晶体管上下连接的功率放大电路。在该功率放大电路中,上级和下级的晶体管经由电容器连接,且上级的晶体管的发射极通过电感器接地,由此上级和下级的晶体管对交流导通,对直流切断。由此,从上级的晶体管的集电极输出电压振幅相当于电源电压的两倍的信号,最大输出功率增大。

除此以外,在由用户携带的移动通信机中,使消耗功率降低也成为课题。特别是,功率放大电路的消耗功率相对大,因此使功率附加效率(pae:poweraddedefficiency)提高变得重要。例如,在下述非专利文献1中,公开了如下结构,即,对谐波进行控制,使得发送信号的偶数阶谐波与接地电位短路,奇数阶谐波开路,由此使功率放大器进行f级动作。这样的f级动作作为兼顾功率放大器的高线性和高效率性的技术而被人所熟知。

在先技术文献

专利文献

专利文献1:日本特开2018-85689号公报

非专利文献

非专利文献1:satoshitanaka,“progressofthelinearrfpoweramplifierformobilephones”,ieicetransactionsonfundamentalsofelectronics,communicationsandcomputersciences,vol.e101.a,no.2,2018,p385-395

然而,在专利文献1记载的功率放大电路中,并不能说充分进行了在非专利文献1记载的那样的用于提高功率附加效率的研究。



技术实现要素:

发明要解决的课题

本发明是鉴于这样的情形而完成的,其目的在于,提供一种能够在使最大输出功率增大的同时使功率附加效率提高的功率放大电路。

用于解决课题的技术方案

为了达到这样的目的,本发明的一个方面涉及的功率放大电路具备:下级晶体管,具有被供给第一电源电压的第一端子(集电极)、与接地连接的第二端子(发射极)、以及被供给输入信号的第三端子(基极);第一电容器;上级晶体管,具有被供给第二电源电压并且将使输入信号放大的放大信号输出到输出端子的第一端子(集电极)、通过第一电容器与下级晶体管的第一端子连接的第二端子(发射极)、以及被供给驱动电压的第三端子(基极);第一电感器,将上级晶体管的第二端子(发射极)与接地连接;电压调整电路,对驱动电压进行调整;以及至少一个终止电路,使放大信号的偶数阶谐波或奇数阶谐波中的任一者与接地电位短路,至少一个终止电路被设置为从传输路径上的任一点分岔,该传输路径从下级晶体管的第一端子(集电极)起经由第一电容器以及上级晶体管到达输出端子。

发明效果

根据本发明,能够提供一种能够在使最大输出功率增大的同时使功率附加效率提高的功率放大电路。

附图说明

图1是示出本发明的第一实施方式涉及的功率放大电路的结构例的图。

图2a是示出终止电路170的一个具体例子的图。

图2b是示出滤波器电路180的一个具体例子的图。

图3a是示出终止电路170的阻抗的频率特性的曲线图。

图3b是示出滤波器电路180的阻抗的频率特性的曲线图。

图4是示出使进行f级动作的情况下的放大器的集电极电压以及集电极电流的波形的图。

图5是示出本发明的第二实施方式涉及的功率放大电路的结构例的图。

图6是示出本发明的第三实施方式涉及的功率放大电路的结构例的图。

图7是示出功率放大电路100d中的输出信号的衰减量的频率特性的曲线图。

图8是示出本发明的第五实施方式涉及的功率放大电路的结构例的图。

图9是示出功率放大电路100e中的输出信号的衰减量的频率特性的曲线图。

图10是示出本发明的第六实施方式涉及的功率放大电路的结构例的图。

图11是示出本发明的第七实施方式涉及的功率放大电路的结构例的图。

图12是示出本发明的第八实施方式涉及的功率放大电路的结构例的图。

图13是示出功率放大电路100h中的输出信号的通过衰减量的频率特性的曲线图。

附图标记说明

100a~100h:功率放大电路,110、111:晶体管,120、121:偏置电路,130:电压调整电路,140~143、210~212:电容器,150~153、200~202:电感器,160、161:匹配电路,170~176:终止电路,180、181:滤波器电路。

具体实施方式

以下,参照附图对本发明的实施方式进行详细说明。另外,对同一要素标注同一附图标记,并省略重复的说明。

图1是示出本发明的第一实施方式涉及的功率放大电路的结构例的图。功率放大电路100a例如在便携式电话等移动通信机中将输入的无线频率(rf:radiofrequency,射频)信号rfin放大并输出放大信号rfout。rf信号rfin的频率例如为几ghz~几十ghz左右。

如图1所示,功率放大电路100a例如具备晶体管110、111、偏置电路120、121、电压调整电路130、电容器140、141、电感器150~152、匹配电路160、161、终止电路170以及滤波器电路180。

晶体管110、111例如由异质结双极晶体管(hbt:heterojunctionbipolartransistor)等双极晶体管构成。另外,晶体管110、111并不限于双极晶体管,例如也可以由mosfet(metal-oxide-semiconductorfield-effecttransistor,金属氧化物半导体场效应晶体管)等场效应晶体管构成。在该情况下,只要将集电极、基极、发射极分别改读作漏极、栅极、源极即可。此外,在以下的说明中,有时也将两个晶体管110、111统称为“放大器”。

晶体管110(下级晶体管)在集电极(第一端子)通过电感器150被供给电源电压vcc1(第一电源电压),在基极(第三端子)通过匹配电路160以及电容器140被供给rf信号rfin(输入信号),发射极(第二端子)接地。此外,在晶体管110的基极被供给从偏置电路120输出的偏置电流或偏置电压。由此,从晶体管110的集电极输出将rf信号rfin放大的放大信号。

晶体管111(上级晶体管)在集电极(第一端子)通过电感器151被供给电源电压vcc2(第二电源电压),在基极(第三端子)通过电压调整电路130被供给从偏置电路121输出的偏置电流或偏置电压,发射极(第二端子)通过电感器152接地。此外,晶体管111的发射极通过电容器141与晶体管110的集电极连接。由此,将rf信号rfin放大的放大信号rfout从晶体管111的集电极输出到输出端子t。

电容器141(第一电容器)对上级的晶体管111的发射极与下级的晶体管110的集电极之间进行连接。电容器141具有如下功能,即,在直流下使上级的晶体管111和下级的晶体管110分离,在交流下对上级的晶体管111和下级的晶体管110进行连接。

电感器152(第一电感器)的一端与晶体管111的发射极连接,另一端接地。电感器152具有在直流下使上级的晶体管111的发射极接地的功能。

设电源电压vcc1、vcc2均为3v而对晶体管110、111、电容器141以及电感器152像上述那样连接的效果进行说明。

关于下级的晶体管110的集电极电压,在直流下被供给电源电压vcc1(dc3v),因此在dc3v±ac3v的范围内变动。接着,关于上级的晶体管111的发射极电压,在直流下接地,在交流下与下级的晶体管110的集电极连接,因此在dc0v±ac3v的范围内变动。此外,关于晶体管111的集电极电压,在直流下被供给电源电压vcc2(dc3v),在交流下与晶体管111的发射极的信号振幅相加,因此在dc3v±ac6v的范围内变动。因此,虽然上级的晶体管111的集电极-发射极间的信号振幅与下级的晶体管110的集电极-发射极间的信号振幅相同,但是上级的晶体管111的集电极的信号振幅却成为集电极-发射极间的信号振幅的两倍。

在此,若将信号的输出功率设为p,将集电极电压设为v,将放大器的负载阻抗设为r,则p=v2/r的关系成立。此时,欲使电压振幅成为两倍,输出功率成为两倍,只要负载阻抗成为两倍即可。因此,根据功率放大电路100a,与晶体管未上下连接的结构相比,能够在不使电源电压上升的情况下使负载阻抗为两倍,且能够使信号的最大输出功率增大。

偏置电路120、121分别生成偏置电流或偏置电压,并供给到晶体管110、111的基极。偏置电路120、121的结构没有特别限制,因此省略详细的说明。

电压调整电路130设置在偏置电路121与上级的晶体管111的基极之间。在本实施方式中,电压调整电路130具备串联连接的电感器153以及电容器142。电感器153在一端从偏置电路121被供给偏置电流,另一端与上级的晶体管111的基极连接。电容器142的一端与上级的晶体管111的基极连接,另一端接地。

电压调整电路130通过调整从晶体管111的基极端子看过去的阻抗,从而阻止供给到晶体管111的基极的电压(驱动电压)的振幅动作被偏置电路121限制。即,为了使上级的晶体管111导通,该晶体管111的基极-发射极间电压需要为给定的电压以上。因此,晶体管111的基极电压需要伴随着该晶体管111的发射极电压的变动而变动。关于这一点,电压调整电路130通过具备电容器142,从而发挥功能,使得晶体管111的基极电压在交流下变动。另外,电容器142的电容值优选小于电容器141的电容值。这是因为,若电容器142的电容值过大,则晶体管111的基极变动会被抑制。

电容器140除去rf信号的直流分量。电感器150、151分别抑制rf信号向电源电路(未图示)耦合。

匹配电路160、161使设置在前后的电路间的阻抗匹配。匹配电路160、161分别例如使用电感器、电容器构成。

终止电路170被设置为从传输路径l(参照图1中虚线)上的、晶体管111的集电极与匹配电路161之间的点分岔,该传输路径l从下级的晶体管110的集电极经由电容器141以及上级的晶体管111到达输出端子t。在本实施方式中,终止电路170例如由使放大信号rfout的二阶谐波与接地电位短路(即,以低阻抗终止)的陷波滤波器电路构成。

图2a是示出终止电路170的一个具体例子的图。另外,虽然在图2a以及后述的图2b中示出了终止电路以及滤波器电路由集总常数电路构成的例子,但是也可以代替集总常数电路而由传输线路构成。图3a是示出终止电路170的阻抗的频率特性的曲线图。在图3a所示的曲线图中,纵轴示出阻抗(ω),横轴示出频率(hz)。

如图2a所示,终止电路170例如由包含串联连接的电感器200和电容器210的lc串联谐振电路构成。在此,lc串联谐振电路具有如下特性,即,若将电感器的电感值设为l并将电容器的电容值设为c,则在谐振频率f0=1/(2π√lc)(hz)处阻抗局部性地变低。因此,若将发送频带设为fmin~fmax(hz),则设定电感器200以及电容器210的常数,使得如图3a所示,终止电路170的谐振频率ft1包含于发送信号的二阶谐波的频带2fmin~2fmax(hz)。由此,能够使二阶谐波选择性地与接地电位短路。此外,优选将终止电路170的q值设定为,在发送频带中,阻抗充分高,可抑制信号的损耗。另外,谐振频率ft1例如可以设定为发送频带的中心频率的两倍的频率,也可以考虑阻抗的变动、发送频带中的信号的损耗而使其从中心频率的两倍的频率向上下偏离。

另一方面,滤波器电路180在传输路径l中的上级的晶体管111的集电极与匹配电路161之间与传输路径l串联地连接。在本实施方式中,滤波器电路180例如由使放大信号的三阶谐波开路的储能电路(lc并联谐振电路)构成。

图2b是示出滤波器电路180的一个具体例子的图,图3b是示出滤波器电路180的阻抗的频率特性的曲线图。另外,在图3b所示的曲线图中,纵轴示出阻抗(ω),横轴示出频率(hz)。

如图2b所示,滤波器电路180例如由包含并联连接的电感器201和电容器211的lc并联谐振电路构成。在此,lc并联谐振电路具有如下特性,即,若将电感器的电感值设为l并将电容器的电容值设为c,则在谐振频率f0=1/(2π√lc)(hz)处阻抗局部性地变高。因此,设定电感器201以及电容器211的常数,使得如图3b所示,滤波器电路180的谐振频率ff1包含于发送信号的三阶谐波的频带3fmin~3fmax(hz)。由此,能够使三阶谐波选择性地开路。此外,优选将滤波器电路180的q值设定为,在发送频带中,阻抗充分低,可抑制信号的损耗。另外,谐振频率ff1例如可以设定为发送频带的中心频率的三倍的频率,也可以考虑阻抗的变动、发送频带中的信号的损耗而使其从中心频率的三倍的频率向上下偏离。

另外,终止电路170以及滤波器电路180包含的各元件也可以设置在形成晶体管110、111等的半导体基板上。或者,例如也可以是,电容器210、211设置在该半导体基板上,电感器200、201设置在安装该半导体基板的模块基板上。此外,虽然在图1中在功能结构上将滤波器电路180和匹配电路161分别分开示出,但是这两个电路未必一定要分开构成,例如,匹配电路161也可以兼具滤波器电路180的功能。

如上所述,若使从放大器输出的谐波中的、作为偶数阶谐波的一部分的二阶谐波短路并使作为奇数阶谐波的一部分的三阶谐波开路,则晶体管110、111的集电极电流的波形接近半波整流波,集电极电压的波形接近矩形波。因此,放大器成为所谓的f级动作。

图4是示出使进行f级动作的情况下的放大器的集电极电压vc(实线)以及集电极电流ic(点线)的波形的图。如同图所示,在f级动作下,将相位调整为电压波形与电流波形的峰不重叠。由此,集电极电流ic与集电极电压vc的波形重叠的时间变短,理想地,放大器的消耗功率(=集电极电流ic×集电极电压vc)成为0w。因此,在f级动作下,功率放大电路的功率附加效率提高。

另外,被控制为短路或开路的谐波并不限于二阶谐波以及三阶谐波,只要是二阶以上的任一偶数阶谐波被短路、三阶以上的任一奇数阶谐波被开路的结构即可。

在此,在本实施方式中,流过下级的晶体管110和上级的晶体管111的电流相同。即,设电容器141的电容值以及电感器150、152的电感值充分大,其阻抗能够忽略。在该情况下,流过下级的晶体管110和上级的晶体管111的集电极电流相等。此外,下级的晶体管110的集电极电压波形具有上级的晶体管111的集电极电压波形的一半的振幅,上级的晶体管111的发射极电压波形与下级的晶体管110的集电极电压波形相等。因此,上级的晶体管111的集电极-发射极间电压波形变得与下级的晶体管110的集电极-发射极间电压波形相等。因此,在本实施方式中,通过在上级的晶体管111的输出中对谐波进行控制,从而同时地,起因于下级的晶体管110的谐波也同时被控制。

如上所述,根据功率放大电路100a,与晶体管未上下连接的结构相比,能够输出电压振幅为两倍的放大信号rfout,能够使最大输出功率增大。除此以外,功率放大电路100a通过具备使二阶谐波与接地电位短路的终止电路170和使三阶谐波开路的滤波器电路180,从而能够使放大器进行f级动作。因此,能够在不对下级的晶体管110的输出的谐波进行控制的情况下使功率放大电路100a中的功率附加效率提高,能够使直流消耗功率降低。

此外,功率放大电路100a通过具备终止电路170和滤波器电路180这两者,从而与具备任一者的结构相比,放大器的电压电流波形进一步被整形,因此功率附加效率进一步提高。不过,功率放大电路也可以不具备终止电路170和滤波器电路180中的任一者。

另外,虽然在上述的功率放大电路100a中示出了终止电路170与上级的晶体管111的集电极连接的结构,但是终止电路也可以代替上级的晶体管111而与下级的晶体管110的集电极连接。

此外,虽然在图1中示出了功率放大电路100a包含一级放大器的结构,但是功率放大电路例如也可以具备包含初级(驱动级)和后级(功率级)的两级以上的放大器。在功率放大电路具备两级以上的放大器的情况下,例如,优选对信号的输出功率变得最大的最终级的放大器应用图1所示的结构,对其它放大器应用晶体管未上下连接的结构。据此,与在全部的放大器中应用图1所示的结构的情况相比,可抑制电路规模的增大。不过,例如在要求的增益高的情况下等,可以在最终级以外的放大器中也应用图1所示的结构。

此外,上下连接的晶体管的个数并不限于两个,也可以是三个以上。例如,在n个(n为2以上的整数)晶体管上下连接的情况下,最上级的晶体管的集电极的信号振幅成为一个晶体管的集电极的信号振幅的大约n倍。

图5是示出本发明的第二实施方式涉及的功率放大电路的结构例的图。另外,在以下的各实施方式中,对于与功率放大电路100a相同的要素标注相同的附图标记,并省略说明。此外,省略关于与第一实施方式共同的事项的记述,仅对不同点进行说明。特别是,关于基于同样的结构的同样的作用效果,将不在每个实施方式中逐次提及。

如图5所示,在功率放大电路100b中,除了上级的晶体管111以外,在下级的晶体管110的输出中也连接有终止电路171。终止电路171(第一终止电路)被设置为从传输路径l中的、下级的晶体管110的集电极与上级的晶体管111的发射极之间的点分岔。在本实施方式中,终止电路171具有与终止电路170(第二终止电路)相同的谐振频率,使放大信号rfout的二阶谐波与接地电位短路。另外,终止电路171的具体的结构例如能够设为与图2a所示的终止电路170相同,因此省略详细的说明。

上下的晶体管110、111基本上进行相同的动作,但是在电压调整电路130的设定、电感器150、152或电容器141的阻抗不充分大的情况下等,存在上下的晶体管的对称性被破坏的情况。即使在这样的情况下,也因为在功率放大电路100b中在上下的晶体管分别连接有终止电路,所以晶体管110、111的集电极的电压电流波形被适当地整形。除此以外,在终止电路171中,出现在上级的晶体管111的发射极的二阶谐波也与接地电位短路。由此,可对晶体管111的电压电流波形的整形进行辅助。

另外,虽然在图5中终止电路171的一端连接在晶体管110的集电极与电容器141之间,但是该终止电路171的一端所连接的位置并不限于此,只要是晶体管110的集电极与晶体管111的发射极之间,就可以是任一位置。

图6是示出本发明的第三实施方式涉及的功率放大电路的结构例的图。如图6所示,功率放大电路100c与功率放大电路100b相比,代替终止电路171而具备终止电路172。

终止电路172利用用于将上级的晶体管111的发射极接地的电感器152的一部分作为构成lc串联谐振电路的电感器。具体地,终止电路172包含电感器152的一部分和从该电感器152的任一点分岔地与接地连接的电容器212(第二电容器)。在此,在被分割为两个的电感器152的接地侧的电感值在基波中为充分高的阻抗的情况下,在基波中看上去是开路的。因此,在终止电路172中,电感器152的一部分和电容器212作为lc串联谐振电路而发挥功能。另外,决定该lc串联谐振电路的谐振频率的电感值相当于将分割为两个的电感器152并联连接的情况下的电感值。终止电路172的功能与终止电路171相同,因此省略详细的说明。

通过上述的结构,在功率放大电路100c中,与功率放大电路100b相比,能够以少的元件数构成终止电路172,能够得到与功率放大电路100b同样的效果。

另外,虽然在图6中示出了电感器152的一部分作为终止电路172的电感分量而发挥功能的例子,但是代替于此,例如也可以是电感器150的一部分作为终止电路的电感分量而发挥功能的结构。在该情况下,只要相当于电容器212的电容器从电感器150的任一点分岔地与接地连接即可。

上述的功率放大电路100b、100c均设为两个终止电路的谐振频率相等而进行了说明。然而,这些终止电路的谐振频率也可以互不相同。例如,将在与图5所示的功率放大电路100b同样的结构中两个终止电路170、171的谐振频率ft1、ft2互不相同的方式作为第四实施方式(功率放大电路100d)。

图7是示出功率放大电路100d中的输出信号的衰减量的频率特性的曲线图。另外,在本实施方式中,因为终止电路170、171的谐振频率ft1、ft2互不相同,所以图7中的纵轴代替阻抗而示出衰减量(db)。

如图7所示,在本实施方式中,终止电路170的谐振频率ft1被设定为发送频带的中心频率的两倍的频率,终止电路171的谐振频率ft2被设定为比二阶谐波的频带的上限值2fmax(hz)高的频率。由此,与具备一个终止电路的结构(参照虚线)相比,二阶谐波在更宽的频带中被衰减。因此,与具备一个终止电路的结构相比,二阶谐波在宽的频带中充分地与接地电位短路,因此可预见功率附加效率的进一步的提高。这样的实施方式例如在发送频带比较宽的情况下适当地发挥功能。

另外,两个终止电路的谐振频率的偏离方法并不限于此。如上所述,通过使一者的谐振频率向比二阶谐波的中心频率高的一侧偏离,从而与向低的一侧偏离的情况相比,能够抑制应使其通过的基波的衰减。

图8是示出本发明的第五实施方式涉及的功率放大电路的结构例的图。如图8所示,功率放大电路100e与功率放大电路100b相比还具备终止电路173、174。

终止电路173与终止电路170并联地连接。终止电路174与终止电路171并联地连接。在本实施方式中,这四个终止电路170、171、173、174各自的谐振频率被设定为在二阶谐波的频带的附近错开。

图9是示出功率放大电路100e中的输出信号的衰减量的频率特性的曲线图。

如图9所示,在本实施方式中,终止电路170、171、173、174的谐振频率ft1、ft2、ft3、ft4被设定为频率在二阶谐波的频带的附近依次逐渐变高。由此,与具备两个终止电路170、171的功率放大电路100d相比,能够在更宽的频带中使二阶谐波衰减。因此,功率放大电路100e与功率放大电路100d相比,能够在更宽的频带中使功率附加效率提高。

图10是示出本发明的第六实施方式涉及的功率放大电路的结构例的图。如图10所示,功率放大电路100f与功率放大电路100e相比,代替使二阶谐波短路的终止电路173、174,具备使四阶谐波短路的终止电路175、176。

终止电路175(第四终止电路)与终止电路170并联地连接。终止电路176(第三终止电路)与终止电路171并联地连接。这些终止电路175、176各自的谐振频率被设定为成为四阶谐波的频带的附近。由此,与具备两个终止电路的功率放大电路100b相比,能够使衰减的谐波的频带变宽。此外,与四个终止电路均使二阶谐波短路的功率放大电路100e相比,在功率放大电路100f中,除了二阶谐波以外,四阶谐波也被短路,因此放大器中的电压电流波形更接近理想的波形。因此,可预见功率附加效率的进一步的提高。

像这样,多个终止电路短路的谐波并不限于二阶谐波,也可以还包含其它偶数阶谐波。另外,终止电路170和终止电路171、以及终止电路175和终止电路176的谐振频率可以分别相等,或者也可以分别不同。

图11是示出本发明的第七实施方式涉及的功率放大电路的结构例的图。如图11所示,功率放大电路100g与功率放大电路100a相比,代替滤波器电路180而具备滤波器电路181,代替电容器141而具备电容器143。

滤波器电路181设置在传输路径l中的、下级的晶体管110的集电极与上级的晶体管111的发射极之间。具体地,滤波器电路181由包含并联连接的电感器202(第二电感器)和电容器212的lc并联谐振电路构成。滤波器电路181的谐振频率例如被设定为包含于三阶谐波的频带。具体地,由将电容器212和电容器143串联连接的情况下的电容值和电感器202的电感值决定谐振频率。

此外,在电感器202与下级的晶体管110的集电极之间设置有电容器143。电容器143(第三电容器)与上述的各实施方式中的电容器141同样地具有对于直流切断上级的晶体管111和下级的晶体管110的功能。另外,设电容器143的电容值与电容器212的电容值相比充分大。由此,滤波器电路181的谐振频率由电容器212的电容值决定。即,能够抑制电容器143的电容值对滤波器电路181的谐振频率造成的影响。

像这样,设置使三阶谐波开路的滤波器电路的位置并不限于上级的晶体管111与输出端子t之间,也可以是下级的晶体管110与上级的晶体管111之间。由此,功率放大电路100g也能够得到与功率放大电路100a同样的效果。

图12是示出本发明的第八实施方式涉及的功率放大电路的结构例的图。如图12所示,功率放大电路100h是如下的结构,即,图1所示的滤波器电路180和图11所示的滤波器电路181都具备。

功率放大电路100h通过具备两个滤波器电路180(第二滤波器电路)、181(第一滤波器电路),从而能够分别独立地控制上级的晶体管111和下级的晶体管110的集电极的电压电流波形。另外,滤波器电路180的谐振频率和滤波器电路181的谐振频率可以相等,或者也可以互不相同。

图13是示出功率放大电路100h中的输出信号的通过衰减量的频率特性的曲线图。另外,图13所示的曲线图的纵轴示出滤波器电路180、181的通过衰减量(db)。此外,该曲线图是将滤波器电路180的谐振频率和滤波器电路181的谐振频率设定为互不相同的情况下的曲线图。

如图13所示,滤波器电路180、181的谐振频率ff1、ff2分别被设定为包含于三阶谐波的频带。由此,在本实施方式中,与具备一个滤波器电路的结构相比,能够在更宽的频带中抑制三阶谐波的通过。

以上,对能够在使最大输出功率增大的同时使功率附加效率提高的功率放大电路100a~100h进行了说明。另外,上述的实施方式均为如下的结构,即,偶数阶谐波与接地电位短路,奇数阶谐波被开路,由此放大器进行f级动作。另一方面,功率放大电路也可以是如下的结构,即,奇数阶谐波与接地电位短路,偶数阶谐波被开路。例如,若以功率放大电路100a为例,则也可以是,终止电路170使三阶谐波与接地电位短路,滤波器电路180使二阶谐波开路。在该情况下,放大器的电流波形接近矩形波,电压波形接近半波整流波,因此放大器成为反f级动作。即使是这样的反f级动作,也可降低消耗功率,也能够使功率附加效率提高。

另外,在f级动作中,电流波形为半波整流波,因此有可能由于晶体管的寄生电阻分量而对功率放大的特性造成影响,但是因为电压波形为矩形波,所以能够抑制超过晶体管的耐压的风险。另一方面,在反f级动作中,电压波形为半波整流波,因此存在超过晶体管的耐压的风险,但是因为电流波形为矩形波,所以起因于寄生电阻分量的对功率放大的特性的影响小。

以上,对本发明的例示性的实施方式进行了说明。功率放大电路100a~100h具备:晶体管110,具有被供给电源电压vcc1的第一端子、与接地连接的第二端子、以及被供给输入信号的第三端子;电容器141;晶体管111,具有被供给电源电压vcc2并且将使输入信号放大的放大信号输出到输出端子t的第一端子、通过电容器141与晶体管110的第一端子连接的第二端子、以及被供给驱动电压的第三端子;电感器152,将晶体管111的第二端子与接地连接;电压调整电路130,对驱动电压进行调整;以及至少一个终止电路170,使放大信号的偶数阶谐波或奇数阶谐波中的任一者与接地电位短路,至少一个终止电路170被设置为从传输路径l上的任一点分岔,该传输路径l从晶体管110的第一端子经由电容器141以及晶体管111到达输出端子t。由此,与晶体管未上下连接的结构相比,功率放大电路100a~100h输出电压振幅为两倍的放大信号,且能够使放大器进行f级动作。因此,根据功率放大电路100a~100h,能够在使最大输出功率增大的同时使功率附加效率提高。

此外,在功率放大电路100c中,终止电路172包含从电感器152的任一点分岔并与接地连接的电容器212。由此,在功率放大电路100c中,与功率放大电路100b相比,能够以少的元件数构成终止电路172。

此外,功率放大电路100a~100h还具备使放大信号的偶数阶谐波或奇数阶谐波中的另一者开路的至少一个滤波器电路180(181),至少一个滤波器电路180(181)串联地连接在传输路径l中的晶体管110的第一端子与输出端子t之间。由此,功率放大电路100a~100h与不具备滤波器电路180(181)的结构相比,晶体管110、111的集电极电压以及集电极电流的波形进一步被整形,因此功率附加效率进一步提高。

此外,设置滤波器电路181的位置没有特别限定,例如可以像功率放大电路100g、100h那样,由相互并联地连接在晶体管110与晶体管111之间的电容器212和电感器202构成。

此外,功率放大电路100b~100f包含:终止电路171(172),从传输路径l中的、晶体管110的第一端子与晶体管111的第二端子之间的任一点分岔;以及终止电路170,从传输路径l中的、晶体管111的第一端子与输出端子t之间的任一点分岔,终止电路171(172)以及终止电路170分别使二阶谐波与接地电位短路。由此,即使在上下的晶体管110、111的对称性被破坏的情况下,也能够适当地对电压电流波形进行整形。

此外,功率放大电路100f还包含与终止电路171并联地连接的终止电路176和与终止电路170并联地连接的终止电路175,终止电路176以及终止电路175分别使四阶谐波与接地电位短路。由此,除了二阶谐波以外,四阶谐波也被短路,因此放大器中的电压电流波形更接近理想的波形,可预见功率附加效率的进一步的提高。

此外,功率放大电路100h包含:滤波器电路181,串联地连接在传输路径l中的、晶体管110的第一端子与晶体管111的第二端子之间;以及滤波器电路180,串联地连接在传输路径l中的、晶体管111的第一端子与输出端子t之间,滤波器电路181以及滤波器电路180分别使三阶谐波开路。由此,与具备一个滤波器电路的结构相比,能够在更宽的频带中抑制三阶谐波的通过。

此外,上述的各终止电路也可以代替偶数阶谐波而使奇数阶谐波与接地电位短路。同样地,上述的各滤波器电路也可以代替奇数阶谐波而使偶数阶谐波开路。由此,放大器的电流波形接近矩形波,电压波形接近半波整流波,因此放大器进行反f级动作。因此,即使是这样的结构,功率放大电路也能够使功率附加效率提高。

以上说明的各实施方式用于使本发明容易理解,并非用于对本发明进行限定解释。本发明能够在不脱离其主旨的情况下进行变更或改良,并且本发明还包含其等价物。即,本领域技术人员对各实施方式适当地施加了设计变更的实施方式,只要具备本发明的特征,就包含于本发明的范围。例如,各实施方式具备的各要素及其配置、材料、条件、形状、尺寸等并不限定于例示的各要素及其配置、材料、条件、形状、尺寸,能够适当地进行变更。此外,只要技术上可行,各实施方式具备的各要素就能够进行组合,将它们组合的实施方式只要包含本发明的特征,就包含于本发明的范围。

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