JPH01243609A - High frequency linear amplifier - Google Patents

High frequency linear amplifier

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JPH01243609A
JPH01243609A JP63069315A JP6931588A JPH01243609A JP H01243609 A JPH01243609 A JP H01243609A JP 63069315 A JP63069315 A JP 63069315A JP 6931588 A JP6931588 A JP 6931588A JP H01243609 A JPH01243609 A JP H01243609A
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linear
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木下 康昭
Yoshikazu Doi
義和 洞井
Ikuro Ichitsubo
市坪 幾郎
Hisafumi Okubo
大久保 尚史
Akio Iso
磯 彰夫
Kunihiro Hamada
濱田 國廣
Nobuo Tsukamoto
信夫 塚本
Kumiko Takigawa
久美子 滝川
Hiroshi Kurihara
宏 栗原
Susumu Okano
岡野 進
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Abstract

PURPOSE:To make the linear amplifier of large power to highly efficient with leaving distortion low by constituting a title amplifier so that the input/output characteristic of a large power transistor to be approximated to that of an ideal transistor. CONSTITUTION:The multi carrier power sources 1 and 2 of at least two waves of frequencies f1 and f2 are impressed on the large power transistor 5 used in the final stage of the linear amplifier through an internal resistance 3 and an input matching circuit 4. The transistor 5 is biased nearby a pinch off point, and the load is connected with a load circuit 7 in which an equivalent model is displayed by parallel oscillation and a load resistance 8. Here, gradient is given to the density of an (n) dope layer in a gate lower part on the half insulating substrate of the transistor, and the maximum value of an even function component of a residual component obtained by subtracting a linear component from an action area is set below 10% in the action area where the bias point is set around the pinch off point. Thus, power efficiency can be improved with leaving distortion low.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、高周波の大電力トランジスタを用いたマルチ
キャリアの線形増幅器に係り、特に低歪のままで電力効
率を向上させることによって、省電力化するに好適な線
形増幅器に関する。
[Detailed Description of the Invention] [Industrial Application Field] The present invention relates to a multicarrier linear amplifier using high-frequency, high-power transistors, and particularly improves power efficiency while maintaining low distortion, thereby saving power. This invention relates to a linear amplifier suitable for

〔従来の技術〕[Conventional technology]

従来、高周波用の大電力トランジスタを用いた電力増幅
器において、トランジスタのピンチオフ点にバイアス電
圧を印加したB級増幅器は効率が改善されるが相互変調
歪が大きく線形増幅器に適さないと考えられていた。ま
た更に負荷回路を高調波まで広帯域にインピーダンス整
合した高効率電力増幅モード(例えば、F級動作モード
)は。
Conventionally, in power amplifiers using high-power high-frequency transistors, class B amplifiers in which a bias voltage was applied to the pinch-off point of the transistors improved efficiency, but were thought to have large intermodulation distortion and were not suitable for linear amplifiers. . Furthermore, there is a high-efficiency power amplification mode (for example, class F operation mode) in which the impedance of the load circuit is matched over a wide band up to harmonics.

スイッチング動作の電力増幅と考えられ、高効率な線形
増幅器に適しているとは考えられていなかった。(S、
61信学会全国大会「準マイクロ波帯F級電力増幅基の
基本特性j)。
It was considered to be a switching operation power amplification system, and was not thought to be suitable for high-efficiency linear amplifiers. (S,
61 IEICE National Conference ``Basic characteristics of quasi-microwave band F-class power amplification base j).

〔発明が解決しようとする課題〕[Problem to be solved by the invention]

上記従来技術は、大電力トランジスタの負荷回路に供給
されるドレイン(又はコレクタ)電流に含まれる奇数次
相互変調歪数の成分が定量的に考察されておらず、B級
増幅器においてはこれを低減する努力がなされていなか
った。またいわゆるF級増幅器ではスイッチング動作時
の高調波歪成分が線形増幅に有害と考えていた点に問題
があった。高周波信号(特にマルチキャリア)の線形増
幅器において歪となる成分は、奇数次の相互変調波成分
のうち第4図の増幅帯域幅内に落ち込む成分であり、偶
数次の相互変調波成分は高調波歪となり、線形増幅器の
歪に直接関与していない。
The above conventional technology does not quantitatively consider the odd-order intermodulation distortion component contained in the drain (or collector) current supplied to the load circuit of the high-power transistor, and this is reduced in the class B amplifier. No effort was made to do so. Another problem with so-called class F amplifiers is that harmonic distortion components during switching operations are thought to be harmful to linear amplification. The components that cause distortion in a linear amplifier for high-frequency signals (especially multicarriers) are the odd-order intermodulation wave components that fall within the amplification bandwidth shown in Figure 4, and the even-order intermodulation wave components are harmonics. It is a distortion and is not directly involved in the distortion of a linear amplifier.

本発明の目的は、大電力トランジスタを用いた線形増幅
器において、バイアス電圧をピンチオフ点近傍に設定し
、またその負荷回路を高調波成分まで広帯域にインピー
ダンス整合を行い、電力効率を改善することにある。
An object of the present invention is to improve power efficiency in a linear amplifier using high-power transistors by setting the bias voltage near the pinch-off point and performing wide-band impedance matching of the load circuit up to harmonic components. .

〔課題を解決するための手段〕[Means to solve the problem]

上記目的は、大電力トランジスタの伝達特性(例えばゲ
ート電圧とドレイン電流)を以下の原理に基づいて設定
することにより、達成される。
The above object is achieved by setting the transfer characteristics (eg, gate voltage and drain current) of the high power transistor based on the following principle.

第2図は、理想トランジスタのピンチオフ点Vaにバイ
アスした入出力特性を理論的に2つの成分の和に分解し
た図である。すなわち、理想トランジスタの伝達特性は
直線成分と残差偶関数の和に分解できる。すなわち、ト
ランジスタの入力(例えばゲート電圧)に周波数の異な
る2信号が重畳している場合の出力信号(例えばドレイ
ン電流)には、第4図に示した奇数次の相互変調歪波が
含まれず、偶数次の相互変調歪波のみが含まれているこ
とが照明できる事実に基づいている。出力回路に供給さ
れる電流に奇数次の相互変調歪波成分が含まれていない
ので、負荷回路に線形の受動素子をどのように用いても
有害な歪波成分が発生しない。
FIG. 2 is a diagram in which the input/output characteristics of an ideal transistor biased to the pinch-off point Va are theoretically decomposed into the sum of two components. That is, the transfer characteristic of an ideal transistor can be decomposed into the sum of a linear component and a residual even function. In other words, when two signals with different frequencies are superimposed on the input of a transistor (e.g., gate voltage), the output signal (e.g., drain current) does not include the odd-order intermodulation distorted waves shown in FIG. This is based on the fact that it can be determined that only even-order intermodulation distorted waves are included. Since the current supplied to the output circuit does not contain odd-order intermodulation distorted wave components, no harmful distorted wave components are generated no matter how linear passive elements are used in the load circuit.

〔作用〕[Effect]

従って、本発明では大電力トランジスタの入出力特性を
出来るだけ理想トランジスタのそれに接近させる構造と
し、更に必要な場合はトランジスタ負荷回路を高調波領
域まで広帯域にインピーダンス整合し、大電力の線形増
幅器を低歪のままで高効率化させることができる。
Therefore, in the present invention, the input/output characteristics of a high-power transistor are structured to be as close to those of an ideal transistor as possible, and if necessary, the impedance of the transistor load circuit is matched over a wide band up to the harmonic region, and the high-power linear amplifier is High efficiency can be achieved without distortion.

〔実施例〕〔Example〕

以下、本発明の一実施例を第1図により説明する。線形
増幅器の最終段に用いる大電力トランジスタ5には、少
なくとも周波数f1と周波数f2の2波(又は周波数f
、、f4・・・・・・の多波を加えた)のマルチキャリ
ア電源1と電源2が内部抵抗3と出力回路4を介して印
加されている。トランジスタ5はピンチオフ点近傍にバ
イアスされ、その負荷には等価モデルが並列共振で表さ
れる負荷回路7と負荷抵抗8が接続されている。第1図
はいわゆるB緩動作モードの原理等価回路であり、直流
電圧回路の記述を省略している。このB緩動作モードは
理想的には効率78.5%で動作する。しかも第3図と
第4図で明らかにした如く、この大電力トランジスタが
理想的であれば、奇数次の高調波歪なしに高効率な線形
増幅が行われる。
An embodiment of the present invention will be described below with reference to FIG. The high power transistor 5 used in the final stage of the linear amplifier has at least two waves of frequency f1 and frequency f2 (or frequency f
, , f4 . . . ) are applied via an internal resistor 3 and an output circuit 4. The transistor 5 is biased near the pinch-off point, and a load circuit 7 whose equivalent model is represented by parallel resonance and a load resistor 8 are connected to the load. FIG. 1 shows the principle equivalent circuit of the so-called B slow operation mode, and the description of the DC voltage circuit is omitted. This B slow operation mode ideally operates at an efficiency of 78.5%. Moreover, as shown in FIGS. 3 and 4, if this high-power transistor is ideal, highly efficient linear amplification can be performed without odd-order harmonic distortion.

第2図(a)及び(b)は本発明の他の実施例の回路図
を示す、トランジスタ5は周波数fitf2・・・・・
・の少なくとも第2高周波2f□、2f2・・・・・・
では基本波と同程度の利得を有している。抵抗値201
の負荷抵抗8は出力回路6と出力回路7を介して接続さ
れている。第2図は高周波回路のみを示し、バイアス電
圧をピンチオフ点近傍に供給する直流電圧回路の記述を
省略しているが、実際には必要であり実例は後述する。
FIGS. 2(a) and 2(b) show circuit diagrams of other embodiments of the present invention, in which the transistor 5 has a frequency fitf2...
・At least the second high frequency 2f□, 2f2...
has a gain comparable to that of the fundamental wave. Resistance value 201
The load resistor 8 is connected via the output circuit 6 and the output circuit 7. Although FIG. 2 shows only the high frequency circuit and omits the description of the DC voltage circuit that supplies the bias voltage near the pinch-off point, it is actually necessary and an example will be described later.

第2図(a)は。Figure 2(a) is.

いわゆるF級動作モードの原理等価回路であり。This is the principle equivalent circuit of the so-called class F operation mode.

出力回路1には特性インピーダンスZOLで周波数f、
=(f□+f、)/2の1/4である伝送線路を用い、
出力回路7ではインダクタンスLと静電容量Cが周波数
f0で並列共振している。電流iに含まれる基本波f。
The output circuit 1 has a characteristic impedance ZOL and a frequency f,
Using a transmission line that is 1/4 of = (f□+f,)/2,
In the output circuit 7, the inductance L and the capacitance C resonate in parallel at the frequency f0. Fundamental wave f included in current i.

成分は負荷抵抗8に供給されるが、奇数次高調波3f、
、 5f0.7f、、・・・・・・成分は出力回路の入
力側から見てインピーダンスが開放であり負荷抵抗8に
流入せず、偶数次2 fo、 4 fo、・・・・・・
成分は出力回路6の入力側から見てインピーダンスが短
絡であるために大電力トランジスタ5には流れるが負荷
抵抗8には流入しない。このF級動作モードは理想的に
は電力効率100%で動作する。しかも、第3図と第4
図で明らかにした如く、この大電力トランジスタが理想
的であれば、奇数次の高調波歪なしに高効率な線形増幅
が行われている。
The components are supplied to the load resistor 8, but odd harmonics 3f,
, 5f0.7f,... The impedance of the components is open when viewed from the input side of the output circuit, so they do not flow into the load resistor 8, and the even-order 2 fo, 4 fo,...
Since the impedance is short-circuited when viewed from the input side of the output circuit 6, the component flows into the high power transistor 5 but does not flow into the load resistor 8. This class F operation mode ideally operates with 100% power efficiency. Furthermore, Figures 3 and 4
As shown in the figure, if this high-power transistor is ideal, highly efficient linear amplification can be performed without odd-order harmonic distortion.

第2図(b)は、現実的な高調波信号の広帯域整合回路
を用いた実施例である。出力回路6は基本波成分子0に
は開放であるが第2高調波2f、には短絡であり、出力
回路7は第2高調波2f、を通過させないが基本波f0
構成は通過させ負荷抵抗8に出力電力を供給する。第3
次以上の高調波に対してはF級動作モードのインピーダ
ンス整合条件を満していないが1通常のB緩動作モード
に比較してコレクタ効率を約20%改善することができ
、かつ大電力トランジスタ5が理想的であれば無歪であ
る。
FIG. 2(b) is an example using a practical broadband matching circuit for harmonic signals. The output circuit 6 is open to the fundamental wave component 0, but short-circuited to the second harmonic 2f, and the output circuit 7 does not pass the second harmonic 2f, but the fundamental wave f0.
The configuration provides output power to the load resistor 8 through which it passes. Third
Although the impedance matching conditions of class F operation mode are not satisfied for harmonics of If 5 is ideal, there is no distortion.

第5図は、第2図(b)の具体的実施例であり、マイク
ロストリップ線路素子を用いて出力回路6と出力回路7
を構成している例である。出力回路2は1回路92回路
119回路12で合成している。
FIG. 5 shows a specific embodiment of FIG. 2(b), in which an output circuit 6 and an output circuit 7 are constructed using microstrip line elements.
This is an example of configuring . The output circuit 2 is composed of 1 circuit, 92 circuits, 119 circuits, and 12 circuits.

回路10はドレイン電圧の供給を目的とし、入力回路4
もゲートへのバイアス電圧Vs供給をも兼ねている。回
路11は周波数3f、を通過させない帯域除去濾波器B
RFである。第6図は、第5図の回路にGaAs−FE
Tを用いて800MHz帯で動作実験した例であり、3
次相及変調歪IMD、が20d Bに相当するときの付
加効率57%を達成している。さらにFETの直線性を
改善して、付加効率60%を低下させずにIMDを改善
することができる。
The circuit 10 is intended to supply drain voltage and is connected to the input circuit 4.
It also serves as a bias voltage Vs supply to the gate. The circuit 11 is a band-elimination filter B that does not pass the frequency 3f.
It is RF. FIG. 6 shows the circuit of FIG. 5 using GaAs-FE.
This is an example of an operation experiment in the 800MHz band using T.
An additional efficiency of 57% is achieved when the next phase modulation distortion IMD is equivalent to 20 dB. Furthermore, the linearity of the FET can be improved to improve the IMD without reducing the additional efficiency of 60%.

第7図は、GaAs−MESFETの構造例を示す、n
−doped  GaAs 16の濃度を一定値がら傾
斜させ勾配を最適化する。
FIG. 7 shows an example of the structure of a GaAs-MESFET, n
- Optimize the gradient by ramping the concentration of doped GaAs 16 at a constant value.

いかに直接性を改善しても1文献(1987年アイイー
イーイー、エムティーティー−ニスダイジェスト(IE
EE、 MTT−8Digest)、 p569〜57
2)に示されたように、現実のFETには若干の非直線
性が残る。第8図は、その残差関数に残る非直線性を示
している。この非直線性のモデル例を第9図に示した。
No matter how much directness is improved, only one document (IEE, 1987, MTT-NIS Digest (IE
EE, MTT-8Digest), p569-57
As shown in 2), some nonlinearity remains in actual FETs. FIG. 8 shows the nonlinearity remaining in the residual function. A model example of this nonlinearity is shown in FIG.

この傾斜部は、文献(・1987年アイイーイーイー、
エムティーティー−ニスダイジェスト(IEEE、MT
T−8Dige−st)、 p、103)にも示されて
いるように、よく放物曲線で近似される。第9図(b)
は直線成分第9図(c)を差引いた残差関数の奇関数成
分を対称3次曲線で近似している。第9図(d)はこの
ときのFETの相互コンダクタンスgmを示している。
This slope is similar to the literature (1987
MTT-Nis Digest (IEEE, MT
As shown in T-8 Dige-st), p, 103), it is often approximated by a parabolic curve. Figure 9(b)
The odd function component of the residual function obtained by subtracting the linear component in FIG. 9(c) is approximated by a symmetrical cubic curve. FIG. 9(d) shows the mutual conductance gm of the FET at this time.

非直線度すを i  as。Nonlinearity i as.

で定義する5itlioはvg=o時の’hasであり
、Δidsは残差関数の最大値である。
5itlio defined by is 'has when vg=o, and Δids is the maximum value of the residual function.

第10図は、第9図のモデルにC点にバイアス電圧を置
きA級増幅させて、f 1 =800 M Hz r 
f z ”810MHzの2波を入力した場合の3次相
互変調歪波I MD、(2f、−f、=820MHzと
2 f、−f2==790MHzの電流成分)の相対出
力レベルと、入力信号の瞬時値が存在する動作領域にお
ける入力相対レベルの関係を示している。b=1%のと
き、出力信号クリップ点でIMD、=約40.5dBで
ある。
Figure 10 shows the model in Figure 9, with a bias voltage placed at point C and class A amplification, resulting in f 1 =800 MHz r
Relative output level of third-order intermodulation distorted wave I MD (current components of 2f, -f, = 820MHz and 2f, -f2 = = 790MHz) when two waves of 810MHz are input, and input signal It shows the relationship between the input relative level in the operating region where the instantaneous value of is present.When b=1%, IMD=about 40.5 dB at the output signal clip point.

第11図はバイアス点をv8のB級動作点、すなわちピ
ンチオフ点においた場合の工MD3を示している。出力
信号のクリップ点の手前でIMD。
FIG. 11 shows the process MD3 when the bias point is set at the class B operating point of v8, that is, the pinch-off point. IMD before the output signal clip point.

が極大値39゜5dBを有することと、IMD3の増加
勾配が第8図のA級より大きくかつ増加勾配がゆるやか
な特徴を有する。
has a maximum value of 39°5 dB, and the increasing slope of IMD3 is larger than that of the class A shown in FIG. 8, and the increasing slope is gentle.

第12図は、この非線形度すをパラメータとした第3次
相互変調歪IMD、を示している。IMD3が基本波よ
り20d B以下であるためにはb≦5% でなければならない。
FIG. 12 shows third-order intermodulation distortion IMD using this nonlinearity as a parameter. In order for IMD3 to be 20 dB or less below the fundamental wave, b≦5% must be satisfied.

第13図は、第9図の残差関数に含まれる偶関数成分を
対称2次式で近似し、その最大値とi cls。
FIG. 13 shows the even function component included in the residual function of FIG. 9 approximated by a symmetric quadratic equation, and its maximum value and i cls.

の比を前述と同様に非線形度すで表し、第3次相互変調
歪IMD、を計算している。IMD、が基本波より20
d B以下であるには b≦10% でなければならない。
The third-order intermodulation distortion IMD is calculated by expressing the ratio as the nonlinearity as described above. IMD is 20 from the fundamental wave
To be less than dB, b≦10% must be satisfied.

以上の定量的解析結果は、高周波線形増幅のA級動作と
B級動作を比較実験する場合の経験を良く説明している
The above quantitative analysis results well explain the experience when comparing class A operation and class B operation of high frequency linear amplification.

A級動作をB級動作に変えるとIMD、が増加する実験
的経験を説明する理由の第1は、第10図と第11図の
比較からも明らかなように、非線形性の奇関数成分はA
級動作よりもB級動作のIMD3発生に不利な要因とな
っている。
The first reason to explain the experimental experience that IMD increases when class A operation is changed to class B operation is that the odd function component of nonlinearity is A
This is a factor that is more disadvantageous to the occurrence of IMD3 in class B operation than in class B operation.

第2の理由は、第13図からも明らかなように、A級動
作ではIMD3の要因とならない非線形性偶関数成分が
B級動作ではIMD、の要因になっている。従って、A
級動作のIMD、を低減させるためには、従来奇関数成
分の低減のみを考慮していたが、B級動作では偶関数成
分も低減する必要がある。
The second reason is that, as is clear from FIG. 13, the nonlinear even function component, which is not a factor in IMD3 in class A operation, becomes a factor in IMD in class B operation. Therefore, A
In order to reduce the IMD in class B operation, conventionally only the reduction of odd function components has been considered, but in class B operation it is also necessary to reduce even function components.

従って、本発明の実施例は、第7図のG a A s電
界効果トランジスタの不純物濃度に勾配を与えて第9図
の非直線性を示す残差関数のうち、高周波線形増幅器の
奇数次相互変調歪が原因と見なされていなかった偶関数
成分を低減したトランジスタの使用を特徴とする。通例
、高周波線形増幅器として実用されているものは、基本
波成分に対してIMD、が線形動作領域で20d B以
下にするので、本発明の実施例は偶関数成分すを10%
以下に低減することを特徴とした線形増幅器である。
Therefore, in the embodiment of the present invention, the impurity concentration of the GaAs field effect transistor shown in FIG. It is characterized by the use of transistors that reduce even function components, which were not considered to be caused by modulation distortion. Usually, in a practically used high frequency linear amplifier, the IMD with respect to the fundamental wave component is set to 20 dB or less in the linear operation region, so the embodiment of the present invention reduces the even function component by 10%.
This is a linear amplifier characterized by the following reduction.

次に、ピンチオフ点近傍の非線形度について述ヘル、第
14図は、51−MOSFET(i’lゲート電圧とド
レイン電流の実測値に基づいてIMD、を計算した値で
ある。v=1 [Vコでi=4.74X10−’ [A
]流れているが、v <I V以下でi=0として計算
している。第15図は、バイアス点をv=1.7 [V
]において求めたIMD、であり、第14図に比べて著
しく改善されている。図に示された残差関数の奇関数成
分が奇数次相互変調歪の原因であり、第15図の奇関数
成分が、第14図に比べて充分小さくなっていることか
らも明らかである。
Next, we will discuss the degree of nonlinearity near the pinch-off point. Figure 14 shows the calculated value of IMD based on the actual measured values of the 51-MOSFET (i'l gate voltage and drain current. v = 1 [V i=4.74X10-' [A
], but the calculation is performed assuming that v < IV and i=0. Figure 15 shows the bias point v=1.7 [V
], which is significantly improved compared to FIG. 14. The odd function component of the residual function shown in the figure is the cause of odd-order intermodulation distortion, and this is clear from the fact that the odd function component in FIG. 15 is sufficiently smaller than that in FIG. 14.

この事実は実験における経験例をよく説明している。従
って、本発明においては、ピンチオフ点の選定(又はク
リップ点の定義)は、その残差関数〈対称軸はバイアス
点又はクリップ点)の奇関数成分を低減する個所として
いる。
This fact explains well the experimental experience. Therefore, in the present invention, the pinch-off point is selected (or the clip point is defined) at a point where the odd function component of the residual function (the axis of symmetry is the bias point or the clip point) is reduced.

本発明の他の実施例は、GaAs−FET以外のトラン
ジスタを用いてもよいことは明らかである。
It is clear that other embodiments of the invention may use transistors other than GaAs-FETs.

シリコン・バイポーラトランジスタ、GaAsのHEM
T (高電子移動度トランジスタ)、InPトランジス
タ、等で非直線性偶関数成分を低減したものを用いて、
ピンチオフ点近傍にバイアスした高周波線形増幅器も本
発明の他の実施例である。
Silicon bipolar transistor, GaAs HEM
Using T (high electron mobility transistor), InP transistor, etc. with reduced nonlinear even function components,
A high frequency linear amplifier biased near the pinch-off point is another embodiment of the invention.

不純物濃度の勾配を制御する手段として通常イオン打込
み法を用いるが、本発明がこの手段に依存しないことも
明らかである。
Although ion implantation is commonly used as a means of controlling the impurity concentration gradient, it is clear that the present invention is not dependent on this means.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

本発明による線形電力増幅器を、マルチキャリヤを中継
する衛星搭載トランスポンダや、マルチキャリヤを送信
する移動通信基地局電力増幅器に用いると、高価で重い
合成波器が不要となり、かつ電源効率を著しく改善する
ために太陽電池の重量を著しく低減することができる。
When the linear power amplifier according to the present invention is used in a satellite-mounted transponder that relays multi-carriers or a mobile communication base station power amplifier that transmits multi-carriers, an expensive and heavy synthesizer is not required and the power efficiency is significantly improved. Therefore, the weight of the solar cell can be significantly reduced.

また、発熱量を低減するために放熱系を簡素化して軽量
化すると共に、トランジスタの接合部温度を低減でき長
寿命化、高信頼化することができる。
Further, in order to reduce the amount of heat generated, the heat dissipation system can be simplified and lightened, and the temperature at the junction of the transistor can be reduced, resulting in longer life and higher reliability.

本発明の線形電力増幅器を、テレビ映像信号VSB変調
波の電力増幅に用いると、電源効率を著しく改善し、か
つ発熱を改善するために送信系を軽量化することができ
る。
When the linear power amplifier of the present invention is used for power amplification of a VSB modulated wave of a television video signal, power supply efficiency can be significantly improved, and the weight of the transmission system can be reduced in order to improve heat generation.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図及び第2図はいずれも本発明による高効率増幅の
実施例の回路図、 第3図は理想トランジスタの電圧電流特性図、第4図は
相互変調歪のスペクトル図、 第5図は高調波広帯域整合の高効率増幅器の実施例の回
路図。 第6図は第5図の増幅器実際動作特性図、第7図はGa
As−FETの横断面図。 第8図は現実トランジスタの電圧電流特性とその非線性
を示す図、 第9図はFETの非直線モデルを示す図、第1θ図はA
級バイアスしたトランジスタ(非直線性1%)の相互変
調歪を示す図、 第11図は8級バイアスした現実トランジスタ(非直線
性1%)の相互変調歪を示す図である。 第12図は直線性を3次式で近似したトランジスタ(8
級バイアス)の3次相互変調歪を示す図、第13図は直
線性を3次式で近似したトランジスタ(8級バイアス)
の3次相互変調歪を示す図、第14図は実際のFETに
ピンチオフ点にバイアスした3次相互変調歪を示す図、 第15図は実際のFETでピンチオフ点からバイアス点
を移動して3次相互変調歪を改善したことを示す図であ
る。 代理人弁理士  中 村 純之助 Pin (d B−噌) 第6図 第7図 bia15 第9図 第10図 入力ト〆ルt!sr) 第13図 入力レイル(jBM) 第14図
Figures 1 and 2 are both circuit diagrams of an embodiment of high efficiency amplification according to the present invention, Figure 3 is a voltage-current characteristic diagram of an ideal transistor, Figure 4 is a spectrum diagram of intermodulation distortion, and Figure 5 is FIG. 2 is a circuit diagram of an embodiment of a high efficiency amplifier with harmonic broadband matching. Figure 6 is a diagram of the actual operating characteristics of the amplifier in Figure 5, and Figure 7 is a diagram of the actual operating characteristics of the amplifier in Figure 5.
A cross-sectional view of As-FET. Figure 8 is a diagram showing the voltage-current characteristics of an actual transistor and its nonlinearity, Figure 9 is a diagram showing a nonlinear model of an FET, and Figure 1θ is a diagram showing the nonlinearity of the actual transistor.
FIG. 11 is a diagram showing the intermodulation distortion of a class 8 biased transistor (nonlinearity 1%). FIG. 11 is a diagram showing the intermodulation distortion of a real transistor biased class 8 (nonlinearity 1%). Figure 12 shows a transistor (8
Figure 13 shows a transistor whose linearity is approximated by a cubic equation (class 8 bias).
Figure 14 is a diagram showing the third-order intermodulation distortion of an actual FET biased to the pinch-off point, and Figure 15 is a diagram showing the third-order intermodulation distortion of an actual FET biased to the pinch-off point. FIG. 3 is a diagram showing that order intermodulation distortion has been improved. Agent Patent Attorney Junnosuke NakamuraPin (d B-噌) Fig. 6 Fig. 7 via15 Fig. 9 Fig. 10 Input tool t! sr) Figure 13 Input rail (jBM) Figure 14

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、ガリウム砒素電界効果トランジスタを増幅素子とす
る高周波増幅器において半絶縁性基板上でゲート下部に
おけるnドープ層の濃度に勾配を持たせ、バイアス点を
ピンチオフ点近傍においた動作領域において、動作領域
から直線成分を差引いた残差成分の偶関数成分の最大値
を10%以下にしたことを特徴とする線形増幅器。 2、特許請求の範囲第1項において、増幅素子にガリウ
ム砒素の高電子移動度トランジスタを用い、かつ動作領
域から直線成分を差引いた残差成分の偶関数成分の最大
値を10%以下にしたことを特徴とする線形増幅器。 3、特許請求の範囲第2項において、増幅素子にシリコ
ンバイポーラトランジスタを用いたことを特徴とする線
形増幅器。 4、特許請求の範囲第2項において、増幅素子にインジ
ウム燐トランジスタを用いたことを特徴とする線形増幅
器。 5、特許請求の範囲第2項において、増幅素子にシリコ
ン金属酸化物トランジスタを用いたことを特徴とする線
形増幅器。
[Claims] 1. In a high frequency amplifier using a gallium arsenide field effect transistor as an amplification element, the concentration of the n-doped layer at the bottom of the gate is made to have a gradient on a semi-insulating substrate, and the bias point is placed near the pinch-off point. 1. A linear amplifier characterized in that, in a region, the maximum value of an even function component of a residual component obtained by subtracting a linear component from an operating region is 10% or less. 2. In claim 1, a gallium arsenide high electron mobility transistor is used as the amplification element, and the maximum value of the even function component of the residual component obtained by subtracting the linear component from the operating region is 10% or less. A linear amplifier characterized by: 3. The linear amplifier according to claim 2, characterized in that a silicon bipolar transistor is used as the amplifying element. 4. The linear amplifier according to claim 2, characterized in that an indium phosphide transistor is used as an amplifying element. 5. The linear amplifier according to claim 2, characterized in that a silicon metal oxide transistor is used as an amplifying element.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2012248931A (en) * 2011-05-25 2012-12-13 Mitsubishi Electric Corp Harmonic suppression circuit
JP2013524626A (en) * 2010-04-02 2013-06-17 エム ケー エス インストルメンツ インコーポレーテッド Class characteristic variable amplifier

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