JPH0946148A - 電力増幅器 - Google Patents

電力増幅器

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JPH0946148A
JPH0946148A JP19364395A JP19364395A JPH0946148A JP H0946148 A JPH0946148 A JP H0946148A JP 19364395 A JP19364395 A JP 19364395A JP 19364395 A JP19364395 A JP 19364395A JP H0946148 A JPH0946148 A JP H0946148A
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JP
Japan
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fet
inductor
output
power amplifier
harmonic component
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Withdrawn
Application number
JP19364395A
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English (en)
Inventor
Kazumi Sekiguchi
和美 関口
Osamu Osawa
修 大沢
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Oki Electric Industry Co Ltd
Original Assignee
Oki Electric Industry Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 携帯電話装置等の電力増幅器において、電力
効率を高くする。 【解決手段】 入力端子Pinからの入力信号は、コン
デンサ21で直流分がカットされ、インダクタ22,コ
ンデンサ23,24の入力インピーダンス整合回路を介
してFET25のゲートに与えられる。FET25のゲ
ートは分割抵抗26,27でバイアスされ、FET25
のドレインは、チョークインダクタ31を介して電源に
接続されている。FET25が増幅を行い、出力信号が
ドレインから、インダクタ32,コンデンサ34,25
の出力インピーダンス整合回路とコンデンサ36を介し
て出力端子Poutに与えられる。ここで、インダクタ
32には、直列共振回路40,41が接続されている。
各直列共振回路40,41の共振周波数によって、出力
信号中の主周波数の2倍高調波成分が深く減衰する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、CEL(Cellula
r)携帯電話装置等に搭載される電力増幅器に関するも
のである。
【0002】
【従来の技術】図2は、従来の電力増幅器を示す回路図
であり、多段電力増幅器の終端電界効果トランジスタ
(以下、FETという)が示されている。入力端子Pi
nには直流阻止用コンデンサ1が接続され、コンデンサ
1の出力側が、インダクタ2に接続されている。インダ
クタ2は、2個のコンデンサ3,4を介して接地されて
いる。インダクタ2の出力側は、終端FET5のゲート
に接続されている。各コンデンサ3,4及びインダクタ
2は、FET5の入力インピーダンスを50Ωに設定す
る入力インピーダンス整合回路を構成している。FET
5のゲートには、2個の分割抵抗6,7で設定されるバ
イアス電圧が、抵抗8を介して入力される構成である。
つまり、負の電源電圧−Vgと接地間に2つの抵抗6,
7が直列に接続され、抵抗6,7の接続点がダンピング
用の抵抗8を介してFET5のゲートに接続されてい
る。抵抗6の電源電圧−Vg側は、バイパスコンデンサ
9を介して接地され、それら抵抗6,7の接続点は、バ
イパスコンデンサ10を介して接地されている。FET
5のソースは接地され、このFET5のドレインがチョ
ークインダクタ11を介して電源電圧Vdに接続される
と共に、インダクタ12に接続されている。インダクタ
11の電源電圧側は、バイパスコンデンサ13を介して
接地されている。インダクタ12は、2個のコンデンサ
14,15を介して接地されている。これらインダクタ
12及びコンデンサ14,15は、FET5の出力イン
ピーダンス整合回路を構成する。インダクタ12の出力
側が、直流阻止用コンデンサ16を介して出力端子Po
utに接続されている。入力インピーダンス整合回路及
び出力インピーダンス整合回路が、FET5に対するイ
ンピーダンス整合を行い、FET5が入力信号の電力増
幅を行なう。電力増幅器の最も重要な性能である消費電
力(電力効率)は、FET5の能力によって、決定され
る。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
電力増幅器では、次のような課題があった。FET5の
出力となるドレイン電流には、主周波数成分の他に高調
波成分がのる。この高調波成分によって、電力増幅器の
電力効率が十分に上がらない。また、例えば、複数のF
ETを用いて多段増幅器を構成したり、リニアアンプを
構成する場合、その消費電力の総合効率は、各FET5
のドレイン効率に依存する。そのため、単純にインダク
タやコンデンサのみで、図2のような入出力インピーダ
ンス整合回路や段間結合回路を構成しても、高出力かつ
高効率の要求される電力増幅器の性能を満足するものが
得られなかった。
【0004】
【課題を解決するための手段】第1の発明は、前記課題
を解決するために、ソース接地型FETを用いて入力信
号の増幅を行なう電力増幅器において、前記FETのド
レイン出力負荷回路と接地間に接続され、該FETの出
力の奇数次高調波成分或いは偶数次高調波成分に対応す
る共振周波数を有してそれら奇数次高調波成分或いは偶
数次高調波成分を減衰させる直列共振回路を備えてい
る。第2の発明は、多段接続されたソース接地型FET
を用いて入力信号の増幅を行なう電力増幅器において、
前記多段接続のFETのうち一つ以上は、ドレイン出力
負荷回路と接地間に、該各FETの出力の奇数次高調波
成分或いは偶数次高調波成分に対応する共振周波数を有
してそれら奇数次高調波成分或いは偶数次高調波成分を
減衰させる直列共振回路を備えた構成にしている。第1
の発明によれば、以上のように電力増幅器を構成したの
で、ソース接地型FETが入力信号の増幅を行なうが、
直列共振回路が、FETの出力中の奇数次高調波成分或
いは偶数次高調波成分を減衰させる。第2の発明によれ
ば、多段接続されたソース接地型FETは、入力信号の
増幅を行なうが、ドレイン出力負荷回路に直列共振回路
を設けたFETでは、出力信号中の奇数次高調波成分或
いは偶数次高調波成分が、その直列共振回路によってが
減衰する。即ち、次段入力に対して、それら奇数次高調
波成分或いは偶数次高調波成分が影響を与えない。従っ
て、前記課題を解決できるのである。
【0005】
【発明の実施の形態】図1は、本発明の実施形態を示す
電力増幅器の回路図である。この電力増幅器は、入力端
子Pinに接続された直流阻止用コンデンサ21を備え
ている。コンデンサ21の出力側が、インダクタ22に
接続されている。インダクタ22は、2個のコンデンサ
23,24を介して接地されている。インダクタ22の
出力側は、FET25のゲートに接続されている。各コ
ンデンサ23,24及びインダクタ22は、FET25
の入力インピーダンスを50Ωに設定する入力インピー
ダンス整合回路を構成している。FET25のゲートに
は、2個の分割抵抗26,27で設定されるバイアス電
圧が、抵抗28を介して入力される構成である。つま
り、負の電源電圧−Vgと接地間に2つの抵抗26,2
7が直列に接続され、各抵抗26,27の接続点がダン
ピング用の抵抗28を介してFET25のゲートに接続
されている。抵抗26の電源電圧−Vg側は、バイパス
コンデンサ29を介して接地され、2個の抵抗26,2
7の接続点は、バイパスコンデンサ30を介して接地さ
れている。FET25のソースは接地され、このFET
25のドレインがチョークインダクタ31を介して電源
電圧Vdに接続されると共に、インダクタ32に接続さ
れている。インダクタ31の電源電圧側は、バイパスコ
ンデンサ33を介して接地されている。インダクタ32
は、2個のコンデンサ34,35を介して接地されてい
る。これらインダクタ32及びコンデンサ34,35
は、FET25のドレイン出力負荷回路であり、次段回
路に対する出力インピーダンス整合回路になっている。
インダクタ32の出力側が、直流阻止用コンデンサ36
を介して出力端子Poutに接続されている。本実施形
態の電力増幅器では、さらに、その出力負荷回路に2系
統の直列共振回路40,41を設けている。
【0006】直列共振回路40は、インダクタ32に一
端の接続されたインダクタ40aと、インダクタ40a
の他端に一方の電極が接続されたコンデンサ40bと
を、備えている。コンデンサ40bの他方の電極が、接
地されている。インダクタ40aのインダクタンスL40
とコンデンサ40bのキャパシタンスC40の設定は、直
列共振回路40の共振周波数が、FET25の出力信号
中の主周波数成分における2倍高調波成分の周波数に対
応するように設定されている。また、直列共振回路41
は、インダクタ32に一端の接続されたインダクタ41
aと、インダクタ41aの他端に一方の電極が接続され
たコンデンサ41bとを、備えている。コンデンサ41
bの他方の電極が、接地されている。インダクタ41a
のインダクタンスL41とコンデンサ41bのキャパシタ
ンスC41の設定も、直列共振回路41の共振周波数が、
FET25の出力信号中の主周波数成分における2倍高
調波成分の周波数に対応するように設定されている。2
系統の直列共振回路40,41は、FET26のドレイ
ン出力端子からλg /4(λg ;管内波長)離れた位置
に共に配置されている。次に、図1の電力増幅器の動作
を説明する。
【0007】入力端子Pinから入力された入力信号の
直流分がコンデンサ21でカットされ、入力インピーダ
ンス整合回路を介してFET25のゲートに与えられ
る。FET25において、ゲートは抵抗26,27によ
って負の電源電圧−Vg側にバイアスされ、ドレインは
電源電圧Vd側にバイアスされている。これらにより、
出力電力と電力効率ののバランスが調整されている。F
ET25がそのゲートに与えられた信号の増幅を行な
い、ドレインから出力する。ドレインからの出力信号
は、出力インピーダンス整合回路及びコンデンサ36を
介して出力端子Poutから出力される。出力信号は、
出力インピーダンス整合回路を通過する途中、直列共振
回路40,41の配置された地点を通過する。各直列共
振回路40,41は、出力信号中のその共振周波数に対
応する成分に対してそれぞれ減衰を与える。
【0008】図3及び図4は、図1の伝送特性をシミュ
レーションした結果(その1,2)を示す図である。電
力増幅器に直列共振回路40,41を設けることで、そ
れら直列共振回路40,41の共振周波数に対応する出
力信号中の成分が減衰する。図3のシミュレーションで
は、直列共振回路40を1系統のみ配置した場合のシミ
ュレーション結果であり、図4は2系統の直列共振回路
40,41を配置した場合のシミュレーション結果であ
る。各図3,4中のM2で示された部分のレベルが、直
列共振回路40,41の共振周波数におけるレベルであ
り、図3では約−66dBであるのに対し、図4では約
−72dBとなっている。即ち、2系統で直列共振回路
を構成することで、2倍高調波成分に対して、1系統の
場合よりも−6dB深く減衰を与えることができる。以
上のように、本実施形態では、増幅用のFET25のド
レインに接続された出力負荷回路に、直列共振回路4
0,41を設け、FET25の出力信号の2倍高調波成
分に対して、深い減衰を与えている。これにより、FE
T25におけるドレイン・ソース間電流Idsを抑える
ことが可能となり、電力増幅器の効率を改善できる。
【0009】図5は、図1の入出力電力特性を示す図で
あり、図6は、図2の入出力電力特性を示す図である。
電力増幅器の効率の改善は、図5及び図6におけるドレ
イン・ソース間電流Idsを比較することで、はっきり
わかる。例えば、出力信号のパワーPが30dBmの点
の電流Idsを比較すると、直列共振回路を有した図1
の電力増幅器の電流が520mAであるのに対して、図
2の電力増幅器では、570mAとなる。つまり、50
mAの差がある。また、共振周波数を用いて、高調波成
分を減衰させる回路を、並列共振回路出なく、インダク
タとコンデンサの直列共振回路にしているので、出力信
号における主周波数帯域の信号の減衰を、最小限にする
ことができる。なお、本発明は、上記実施形態に限定さ
れず種々の変形が可能である。その変形例としては、例
えば次のようなものがある。
【0010】(1) 上記実施形態では、FET25が
1段の電力増幅器であるが、FET25を複数用いて多
段FET増幅器を構成してもよい。この場合、段間のF
ETの出力負荷回路或いは最終段FETの出力負荷回路
に直列共振回路を接続することで、次段のFET或いは
回路へ入力される高調波成分が減衰し、高出力で高効率
の電力増幅器が実現できる。 (2) 各直列共振回路40,41は、出力信号の2倍
高調波の周波数に対応する共振周波数を有しているが、
他の奇数次又は偶数次の高調波の周波数に対応する共振
周波数を有した直列共振回路を追加して設けると、上記
実施形態よりもさらに、総合効率を高めることが期待で
きる。
【0011】
【発明の効果】以上詳細に説明したように、第1の発明
によれば、FETのドレイン出力負荷回路と接地間に、
該FETの出力の奇数次高調波成分或いは偶数次高調波
成分に対応する共振周波数を有し、それら奇数次高調波
成分或いは偶数次高調波成分を減衰させる直列共振回路
を備えている。そのため、FETの出力信号における主
周波数帯域の信号の減衰を最小限にして、高調波成分に
対して深い減衰を与えることができる。よって、FET
におけるドレイン・ソース間電流を抑えることが可能と
なり、電力増幅器の効率を改善できる。第2の発明によ
れば、多段接続のFETのうち一つ以上は、ドレイン出
力負荷回路と接地間に、該各電界効果トランジスタの出
力の奇数次高調波成分或いは偶数次高調波成分に対応す
る共振周波数を有し、それら奇数次高調波成分或いは偶
数次高調波成分を減衰させる直列共振回路を備えてい
る。そのため、段間あるい最終段で、出力信号中の高調
波成分に対して深い減衰を与えることができ、電力増幅
器の効率を改善できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施形態を示す電力増幅器の回路図で
ある。
【図2】従来の電力増幅器を示す回路図である。
【図3】図1の伝送特性をシミュレーションした結果
(その1)を示す図である。
【図4】図1の伝送特性をシミュレーションした結果
(その2)を示す図である。
【図5】図1の入出力電力特性を示す図である。
【図6】図2の入出力電力特性を示す図である。
【符号の説明】
21,36 直流遮断用コンデンサ 22,31,32 インダクタ 23,24,34,35 コンデンサ 25 FET 26,27 分割抵抗 28 ダンピング抵抗 30,33 バイパスコンデンサ 40,41 直列共振回路

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ソース接地型電界効果トランジスタを用
    いて入力信号の増幅を行なう電力増幅器において、前記
    電界効果トランジスタのドレイン出力負荷回路と接地間
    に接続され、該電界効果トランジスタの出力の奇数次高
    調波成分或いは偶数次高調波成分に対応する共振周波数
    を有してそれら奇数次高調波成分或いは偶数次高調波成
    分を減衰させる直列共振回路を備えた電力増幅器。
  2. 【請求項2】 多段接続されたソース接地型電界効果ト
    ランジスタを用いて入力信号の増幅を行なう電力増幅器
    において、前記多段接続の電界効果トランジスタのうち
    一つ以上は、ドレイン出力負荷回路と接地間に、該各電
    界効果トランジスタの出力の奇数次高調波成分或いは偶
    数次高調波成分に対応する共振周波数を有してそれら奇
    数次高調波成分或いは偶数次高調波成分を減衰させる直
    列共振回路を備えた構成にしたことを特徴とする電力増
    幅器。
JP19364395A 1995-07-28 1995-07-28 電力増幅器 Withdrawn JPH0946148A (ja)

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