JP2009253785A - Multiband high-frequency power amplifier - Google Patents
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Abstract
【課題】バイパスコンデンサを用いた簡易な構成で基本波より低い周波数帯の不要な信号周波数を除去し、ノイズ源や不要スプリアスを抑圧し、さらに出力整合回路とバイパスコンデンサとの簡易回路により電源供給線路をまとめ、電源端子を削減する。
【解決手段】高周波電力増幅器の電源供給線路5と電源端子6間に接続する、複数のバイパスコンデンサ71にインダクタ(又はマイクロ波伝送線路)72を直列接続した低周波除去回路7により、基本波より低い周波数の不要な信号を除去する。基本波周波数より低い周波数帯域の受信帯域雑音、発振スプリアス等の不要な信号周波数を除去・抑圧し、無線通信品質を向上する。また、低周波除去回路7により複数の高周波電力増幅器の電源端子を共有して、電源端子を削減する。これにより、回路部の小型化・軽量化・低コスト化を図ることができる。
【選択図】図1[PROBLEMS] To eliminate unnecessary signal frequencies in a frequency band lower than the fundamental wave with a simple configuration using a bypass capacitor, suppress noise sources and unnecessary spurious, and supply power with a simple circuit of an output matching circuit and a bypass capacitor. Collect lines and reduce power supply terminals.
From a fundamental wave, a low frequency rejection circuit 7 is connected between a power supply line 5 and a power terminal 6 of a high frequency power amplifier, and an inductor (or microwave transmission line) 72 is connected in series to a plurality of bypass capacitors 71. Remove unwanted signals at lower frequencies. It eliminates and suppresses unnecessary signal frequencies such as reception band noise and oscillation spurious in a frequency band lower than the fundamental frequency, thereby improving wireless communication quality. Further, the power source terminals of a plurality of high frequency power amplifiers are shared by the low frequency elimination circuit 7 to reduce the power source terminals. Thereby, size reduction, weight reduction, and cost reduction of a circuit part can be achieved.
[Selection] Figure 1
Description
本発明は、無線通信分野で利用されるマルチバンド高周波電力増幅器に関し、特に複数の高周波電力増幅器に含まれる高周波電力増幅用トランジスタにおいて、その複数の高周波電力増幅用トランジスタの各電源供給線路を1つにまとめる電源共通化線路と誘導性リアクタンス成分と直列接続する複数のバイパスコンデンサにより構成する低周波除去回路によって、高周波電力増幅器の低周波帯域に発生する雑音、スプリアスを除去するとともに、複数の高周波電力増幅器への電源供給用の電源端子を削減することを可能とする技術に関するものである。 The present invention relates to a multiband high-frequency power amplifier used in the field of wireless communication, and in particular, in a high-frequency power amplification transistor included in a plurality of high-frequency power amplifiers, one power supply line for each of the plurality of high-frequency power amplification transistors is provided. The noise and spurious generated in the low-frequency band of the high-frequency power amplifier are removed by the low-frequency rejection circuit consisting of the power supply common line and multiple bypass capacitors connected in series with the inductive reactance component. The present invention relates to a technology that makes it possible to reduce the number of power supply terminals for supplying power to an amplifier.
近年、携帯電話端末には、海外での使用が可能な国際ローミングに対応するためのマルチモード化、通信容量拡大の中においてより安定した通信品質確保のためのマルチバンド化といった要求が、強くなってきている。マルチモード・マルチバンド化においては、国内ではCDMA(Code Division Multiple Access)方式やUMTS(Universal Mobile Telecommunications System)方式といった第3世代(3G)方式が800MHz帯,1.7GHz帯,2GHz帯を使用しており、海外では世界的に普及しているGSM(Global System for Mobile Communications)方式の850MHz帯,900MHz帯,1.8GHz帯,1.9GHz帯が各地域で使用されている。 In recent years, there has been a growing demand for mobile phone terminals such as multi-mode to support international roaming that can be used overseas and multi-band to ensure more stable communication quality while expanding communication capacity. It is coming. In multi-mode and multi-band, the third generation (3G) system such as CDMA (Code Division Multiple Access) system and UMTS (Universal Mobile Telecommunications System) system uses 800 MHz band, 1.7 GHz band, and 2 GHz band in Japan. Overseas, the 850 MHz band, 900 MHz band, 1.8 GHz band, and 1.9 GHz band of the GSM (Global System for Mobile Communications) system that is widely used overseas are used in each region.
このようなマルチモード・マルチバンド化に対応するため、携帯電話端末は複数個の高周波電力増幅器を搭載する必要があり、RF回路部の小型化における課題となっている。 In order to cope with such multi-mode and multi-band, a mobile phone terminal needs to be equipped with a plurality of high-frequency power amplifiers, which is a problem in miniaturization of the RF circuit section.
また、携帯電話端末へのデジタルTV:470〜770MHzやGPS(Global Positioning System):1.57GHzといった機能の追加やマルチモード・マルチバンド化に伴う携帯電話利用周波数帯域を含め、これらの高周波受信帯域への雑音や不要スプリアスの落ち込みは受信性能の劣化をもたらすため、より一層広い周波数範囲に対してノイズや不要スプリアスのレベルを抑圧した高周波電力増幅器が求められる。 In addition, these high-frequency reception bands, including the addition of functions such as digital TV to mobile phone terminals: 470 to 770 MHz and GPS (Global Positioning System): 1.57 GHz, and mobile phone use frequency bands associated with multimode / multibanding. Noise and unwanted spurious drops in the signal cause degradation in reception performance, and therefore a high-frequency power amplifier that suppresses noise and unwanted spurious levels over a wider frequency range is required.
そこで、電源供給線路に2つのバイパスコンデンサを並列接続させることで、広帯域にノイズを除去する技術が特許文献1により提案されている。また、電源供給線路にチョークコイル(コイルフィルタ)を用いた帯域阻止フィルタ回路により、広範囲にノイズを除去する技術が特許文献2に提案されている。
Therefore,
特許文献1では、電源端子に互いに自己共振周波数の異なる2つのバイパスコンデンサを並列接続することにより、1つのバイパスコンデンサの自己共振周波数を利用した際に比べ、広い範囲で得られる交流接地効果により、広帯域にノイズを除去する技術である。
In
特許文献2では、電源供給線路に対して直列にチョークコイルを接続し、このチョークコイルの端部にキャパシタを接地する構成の組合せでT型フィルタ,π型フィルタの広帯域阻止フィルタにより、広帯域にノイズを除去する技術である。
In
特許文献2で示されているT型フィルタの回路例を図10(a)に、π型フィルタの回路を図10(b)に示す。図10(a)に示すT型フィルタでは、電源供給線路に直列にインダクタ値の異なるインダクタL1,L2が接続されており、このインダクタの間にキャパシタC1を接続し接地しており、インダクタL1,L2の少なくとも1つにはチョークコイル(コイルフィルタ)を用いることでインダクタ相互の電磁的結合が少ない高密度実装を考慮している。図10(b)に示すπ形フィルタ回路では、チョークコイル(コイルフィルタ)のL3とキャパシタC2,C3により、構成しており、用途に応じてT型とπ型の組合せで所望の特性に応えることを提唱している。
FIG. 10A shows a circuit example of a T-type filter disclosed in
さらに、マルチバンドの小型化を目的として、特許文献3では、複数の高周波電力増幅器において、互いの電源供給回路における構成要素の一部を複数の増幅素子に対して共有することで、電源端子を共通化することで電源端子の削減による小型化技術を提唱している。
しかしながら、これら高周波電力増幅器の各特許文献では、次に示す課題がある。 However, each of these high-frequency power amplifiers has the following problems.
特許文献1では、実施例として、電圧制御発振器の各電源端子に自己共振周波数の異なるバイパスコンデンサを2つずつ接地し、0.5GHz〜4GHzの周波数範囲でノイズ等を除去する交流接地効果を謳っている。
In
しかし、図11に示す一般的な高周波電力増幅器の回路構成で示すように、高周波電力増幅用トランジスタ3の出力端子4に接続する電源供給線路5は、高周波電力増幅用トランジスタ3の出力端子4から電源側を見たインピーダンスを充分に大きく、望ましくは開放に設計するために、電源供給線路5の電気長を基本波のλ/4長に設定している。λ/4長を確保できない場合は、出力整合回路8に使用する並列キャパシタにより、高周波電力増幅用トランジスタ3の出力端子4から電源側を見たインピーダンスを開放に見えるように調整する。
However, as shown in the circuit configuration of a general high-frequency power amplifier shown in FIG. 11, the
図12のグラフA(実線)に2種類の容量の異なるバイパスコンデンサ7A,7Bを電源端子6に接続した回路のみの通過特性を示す。例では、バイパスコンデンサ7Aに自己共振周波数が約30MHzの100000pFと、バイパスコンデンサ7Bに自己共振周波数が約550MHzの220pFの容量を使用している。
A graph A (solid line) in FIG. 12 shows pass characteristics of only a circuit in which two types of
図12のグラフB(破線)は、図12のグラフAの回路に基本波のλ/4長に設定した電源供給線路5を付加した際の高周波電力増幅用トランジスタ3から出力整合回路8への通過特性S21(dB)を示す。この回路では、基本波を800MHzとしている。
A graph B (broken line) in FIG. 12 shows the circuit from the high frequency
図12のグラフBには、基本波のλ/4長に設定した電源供給線路長により220pFの自己共振周波数は低周波数側に移動し400MHz付近に共振によるノッチが確認できない。これは、基本波インピーダンスを開放に見せる基本波のλ/4長に設定した電源供給線路長の影響が、基本波近辺の周波数帯域にまで見えており、電源端子に設置したバイパスコンデンサの自己共振周波数のみを利用した交流接地効果は基本波周波数に近い帯域ほど弱まり、効果が現れない。特に基本波周波数の1/5の周波数付近から基本波周波数に掛けて発生するノイズやスプリアスを効果的に除去することは困難である。 In graph B of FIG. 12, the self-resonant frequency of 220 pF moves to the lower frequency side due to the power supply line length set to the λ / 4 length of the fundamental wave, and a notch due to resonance cannot be confirmed near 400 MHz. This is because the influence of the power supply line length set to the λ / 4 length of the fundamental wave that shows the fundamental impedance open is visible even in the frequency band near the fundamental wave, and the self-resonance of the bypass capacitor installed at the power supply terminal The AC grounding effect using only the frequency becomes weaker as the band is closer to the fundamental frequency, and the effect does not appear. In particular, it is difficult to effectively remove noise and spurious generated from the vicinity of 1/5 of the fundamental frequency to the fundamental frequency.
特許文献2では、電源供給線路に対して直列接続した図10(a),(b)に示すインダクタLにチョークコイル(コイルフィルタ)を利用したT型フィルタやπ型フィルタの広帯域阻止フィルタにより、広帯域にノイズを除去しているが、電源供給線路に直列に接続されるコイルには、高周波電力増幅器の効率に影響する電圧降下によるロスを避けるため、低抵抗が求められる。このため、一般的にチョークコイル(コイルフィルタ)は巻き線構造を採用しており、このような高価でサイズの小型化が難しいチョークコイル(コイルフィルタ)を使用した該広帯域阻止フィルタをマルチバンド高周波電力増幅器の個々の電源端子に用いることはサイズと価格の点で制限がある。
In
特許文献3では、複数の高周波電力増幅器において、1つの高周波電力増幅用トランジスタの出力端子から見た電源側の基本波インピーダンスは、自身の電源供給線路とバイパスコンデンサに加えて、電源端子を共有する他の高周波電力増幅用トランジスタおよびその出力端子に接続する電源供給線路、バイパスコンデンサと出力整合回路の全てのインピーダンスを合成して整合設計することで、自身の出力整合回路のインピーダンスの実数部より大きくなるように設定されている。この方法では、1つの高周波電力増幅用トランジスタの出力端子から見た電源側の基本波インピーダンスが、相手側のトランジスタ、出力整合回路、電源供給線路、バイパスコンデンサを含む様々なパラメータに依存するため、開発設計の難度が高くなる上に、特性ばらつきの悪化といった生産課題が発生する。
In
本発明は、前記従来技術の問題を解決することに指向するものであり、バイパスコンデンサを用いた簡易な回路構成によって基本波周波数より低い周波数帯の不要な信号周波数を除去することで、外部や内部からのからのノイズ源や内部で発生する不要スプリアスの抑圧といった効果を得ることができ、さらに個々のトランジスタの出力整合回路とバイパスコンデンサを用いた簡易な回路構成によってマルチバンド高周波電力増幅器の電源供給線路を1つにまとめ、電源端子の削減による小型化を可能とするものである。 The present invention is directed to solving the problems of the prior art, and by removing unnecessary signal frequencies in a frequency band lower than the fundamental frequency by a simple circuit configuration using a bypass capacitor, It is possible to obtain effects such as suppression of noise sources from the inside and unwanted spurious generated inside, and the power supply of the multiband high-frequency power amplifier by a simple circuit configuration using the output matching circuit of each transistor and a bypass capacitor The supply lines are combined into one to enable miniaturization by reducing the number of power supply terminals.
前記の目的を達成するために、本発明のマルチバンド高周波電力増幅器は、異なる高周波信号を増幅するN個の高周波電力増幅器よりなり、
さらに各々の高周波電力増幅器は、複数段(K段)の高周波電力増幅用トランジスタと、この前後に存在する高周波電力増幅用トランジスタもしくは外部機器との基本波インピーダンス整合のための入力側に入力整合回路と、出力側に出力整合回路と、により構成され、
さらにまた高周波電力増幅用トランジスタの出力端子と電源端子の間に電源電圧を供給する電源供給線路と、この電源供給線路の高周波電力増幅用トランジスタ出力端子から見たインピーダンスが開放に近くなるように電源供給線路の電気長もしくは出力整合回路により調整し、電源供給線路の電源端子側に基本波より低い周波数帯の不要な信号周波数を除去する機能を有したインダクタ(又はマイクロ波伝送線路)と直列接続されたM個のバイパスコンデンサを含む低周波除去回路と、を具備するものであり、
前記N個の高周波電力増幅器の各電源供給線路は、低周波除去回路に含まれるM個のバイパスコンデンサの各々に対応して接続し、N個の高周波電力増幅器は1つの低周波除去回路と1つの電源端子を共有するものである。
To achieve the above object, the multi-band high-frequency power amplifier of the present invention comprises N high-frequency power amplifiers that amplify different high-frequency signals,
Further, each high frequency power amplifier includes a plurality of (K stage) high frequency power amplifying transistors and an input matching circuit on the input side for fundamental wave impedance matching between the high frequency power amplifying transistors or external devices existing before and after this. And an output matching circuit on the output side,
Furthermore, a power supply line that supplies a power supply voltage between the output terminal and the power supply terminal of the high-frequency power amplification transistor, and a power supply so that the impedance viewed from the high-frequency power amplification transistor output terminal of the power supply line is almost open Adjusted by the electrical length of the supply line or output matching circuit, and connected in series with an inductor (or microwave transmission line) with the function of removing unnecessary signal frequencies in the frequency band lower than the fundamental wave on the power supply terminal side of the power supply line A low-frequency rejection circuit including M bypass capacitors,
Each power supply line of the N high frequency power amplifiers is connected corresponding to each of the M bypass capacitors included in the low frequency elimination circuit, and the N high frequency power amplifiers are connected to one low frequency elimination circuit and 1 Share two power terminals.
前記構成によれば、バイパスコンデンサを用いた簡易な回路構成によって基本波周波数より低い周波数帯の不要な信号周波数を除去して、外部や内部からのからのノイズ源や内部で発生する不要スプリアスの抑圧ができ、さらに個々のトランジスタの出力整合回路とバイパスコンデンサの簡易な構成でマルチバンド高周波電力増幅器の電源供給線路を1つにまとめて、電源端子を削減できる。 According to the above configuration, unnecessary signal frequencies in a frequency band lower than the fundamental frequency are removed by a simple circuit configuration using a bypass capacitor, and noise sources from the outside and inside and unwanted spurious generated internally are removed. In addition, the power supply terminals of the multiband high-frequency power amplifier can be combined into one with a simple configuration of the output matching circuit of each transistor and the bypass capacitor, and the power supply terminals can be reduced.
本発明によれば、マルチバンド高周波電力増幅器の各高周波電力増幅器が複数段の高周波電力増幅用トランジスタで構成され、この各高周波電力増幅器におけるK段目の高周波電力増幅用トランジスタの電源供給線路の全てに接続された低周波除去回路において、この低周波除去回路が各高周波電力増幅器の増幅する各基本波周波数の中で最も低い周波数以下の低周波数帯域を除去することで、電源端子から侵入する低周波ノイズの除去、自身が発生する基本波周波数に近い受信帯域ノイズの抑圧、さらに自身が発生する1/2発振といった不要スプリアスの抑圧により、各高周波電力増幅器がより安定でかつノイズ性能を改善させ、さらに、各高周波電力増幅器におけるK段目の高周波電力増幅用トランジスタの全ての電源供給線路をまとめて低周波除去回路に接続することにより、電源端子を削減することができ、マルチバンド高周波電力増幅器の課題となる、安定した通信品質確保と、RF回路部の小型化・軽量化・低コスト化を解決することができるという効果を奏する。 According to the present invention, each high-frequency power amplifier of the multiband high-frequency power amplifier is composed of a plurality of stages of high-frequency power amplification transistors, and all of the power supply lines of the K-th high-frequency power amplification transistors in each high-frequency power amplifier. The low-frequency rejection circuit connected to the low-frequency rejection circuit removes the low frequency band below the lowest frequency among the fundamental frequencies amplified by the high-frequency power amplifiers, so that Each high frequency power amplifier is more stable and improves noise performance by eliminating frequency noise, suppressing reception band noise close to the fundamental frequency generated by itself, and suppressing unnecessary spurious such as 1/2 oscillation generated by itself. In addition, all power supply lines of the K-stage high frequency power amplification transistors in each high frequency power amplifier are bundled. By connecting to a low-frequency rejection circuit, power supply terminals can be reduced, ensuring stable communication quality, and reducing the size, weight, and cost of the RF circuit, which are issues for multiband high-frequency power amplifiers There is an effect that can be solved.
以下、本発明における実施の形態として、国内携帯電話で使用される800MHz帯から2GHz帯の周波数を基本波周波数として増幅するマルチバンド高周波電力増幅器を例に図面を参照しながら説明する。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings, taking as an example a multiband high-frequency power amplifier that amplifies frequencies from the 800 MHz band to the 2 GHz band used in domestic mobile phones as a fundamental frequency.
(第1実施形態)
図1は本発明の第1実施形態に係る高周波電力増幅器の電源端子に設置する低周波除去回路を示す図である。また、前記従来例を示す図11において説明した構成部材に対応し同等の機能を有するものには同一の符号を付して示し、以下の各図においても同様とする。
(First embodiment)
FIG. 1 is a diagram showing a low frequency elimination circuit installed at the power supply terminal of the high frequency power amplifier according to the first embodiment of the present invention. Also, components having the same functions corresponding to the components described in FIG. 11 showing the conventional example are given the same reference numerals, and the same applies to the following drawings.
図1に低周波除去回路7を有する高周波電力増幅器10の基本構成を示すように、1段の高周波電力増幅用トランジスタ3で構成された高周波電力増幅器10であり、この高周波電力増幅用トランジスタ3の入力側には高周波電力増幅器10の入力端子1の外部と高周波電力増幅用トランジスタ3との基本波周波数のインピーダンスを整合させるための入力整合回路2を有し、この高周波電力増幅用トランジスタ3の出力側には高周波電力増幅器10の出力端子9の外部と高周波電力増幅用トランジスタ3との基本波周波数のインピーダンスを整合させるための出力整合回路8を有している。
As shown in FIG. 1, a basic configuration of a high-
トランジスタ出力端子4から電源供給線路5を見た基本波周波数のインピーダンスが開放に見えるように電気長が基本波のλ/4長で、かつ特性インピーダンスが20Ω以上の電源供給線路5を有し、電源供給線路5の他端に電源端子6と基本波周波数より低い周波数帯の不要な信号周波数を除去する機能を有する低周波除去回路7を具備する。
The
低周波除去回路7は、電源供給線路5と電源端子6の間にGND接地された複数個のバイパスコンデンサ71が接続され、各バイパスコンデンサ71にはインダクタ(又はマイクロ波伝送線路)72が直列に接続されている。いま、インダクタ(又はマイクロ波伝送線路)72の誘導性リアクタンスLと、電源供給線路5の誘導性リアクタンスLと、M番目(Mは、2〜mいずれかの整数)のバイパスコンデンサ71の容量Cにより決定する共振周波数をF(m)、基本波周波数をf0とした場合、
F(m)<f0
を満たす条件において、共振周波数F(m)を除去したい不要な信号周波数に一致するように、バイパスコンデンサ71の容量Cと直列接続するインダクタ(又はマイクロ波伝送線路)72の誘導性リアクタンスLを調整した回路構成を有する。
In the low
F (m) <f0
The inductive reactance L of the inductor (or microwave transmission line) 72 connected in series with the capacitance C of the
また、バイパスコンデンサ71と、このバイパスコンデンサ71に直接接続されるインダクタ(又はマイクロ波伝送線路)72は接続する順番が逆でも、同様の機能を有する。
Further, the
次に、本第1実施形態における低周波除去回路7による効果を示す。図2では、第1実施形態で示した図1の高周波電力増幅器10の基本波周波数を800MHzとし、低周波除去回路7において従来のバイパスコンデンサのみの回路(図11参照)と本第1実施形態のバイパスコンデンサ71にインダクタ72を直列接続した回路との比較を示す。
Next, the effect of the low
図2のグラフAにはバイパスコンデンサとして一般的な1000pFのみを、グラフBにはバイパスコンデンサとして1000pF+30pFを、グラフCには1000pFと6nHのバイパスコンデンサとインダクタの直列接続回路+30pFのバイパスコンデンサを接続し接地した場合の、トランジスタ出力端子4から見た出力整合回路8の出力端子9への通過特性S21を示す。
In graph A of FIG. 2, only a general bypass capacitor of 1000 pF is connected, in graph B, 1000 pF + 30 pF is connected as a bypass capacitor, and in graph C, a bypass capacitor of 1000 pF and 6 nH and a series connection circuit of an inductor and a bypass capacitor of 30 pF are connected. A transmission characteristic S21 to the
図2のグラフBでは、共振周波数が約400MHz付近となるようにバイパスコンデンサの容量を30pFに設定しているが、グラフBには共振周波数による変化は確認できない。これは、基本波のλ/4長に設定された電源供給線路5がトランジスタ出力端子4から見た基本波周波数のインピーダンスを開放にするため、基本波周波数付近のインピーダンスも持ち上げられることにより、バイパスコンデンサの自己共振を利用したくらいでは効果を得ることは難しい。
In graph B of FIG. 2, the capacitance of the bypass capacitor is set to 30 pF so that the resonance frequency is about 400 MHz, but in graph B, a change due to the resonance frequency cannot be confirmed. This is because the
図2のグラフCは、1000pFのバイパスコンデンサに直列に6nHのインダクタを接続することで、1000pFのバイパスコンデンサの自己共振にインダクタが付加され、共振周波数の低周波への移動、この共振のQ値の向上と、6nHのインダクタと30pFのバイパスコンデンサによる並列共振および電源供給線路5との共振効果により、約400MHzに約5dB程度の利得を減衰させるノッチを確認できる。
Graph C in FIG. 2 shows that by connecting an inductor of 6 nH in series with a 1000 pF bypass capacitor, the inductor is added to the self-resonance of the 1000 pF bypass capacitor, and the resonance frequency shifts to a lower frequency. The Q value of this resonance As a result of this improvement, the parallel resonance by the 6 nH inductor and the 30 pF bypass capacitor and the resonance effect of the
このように、本第1実施形態に示す図2のグラフCでは、低周波除去回路7に2つのバイパスコンデンサを接地し、そのうち1つのバイパスコンデンサにインダクタを直列接続し、
F(m)<f0
を満たす条件において、1つの共振周波数F(1)を数十MHzに合わせこむことで低周波ノイズ除去を行い、さらに他の1つの共振周波数F(2)を400MHzに合わせこむことで基本波の1/2発振スプリアスの抑圧を実現している。
Thus, in the graph C of FIG. 2 shown in the first embodiment, two bypass capacitors are grounded to the low
F (m) <f0
The low frequency noise is removed by adjusting one resonance frequency F (1) to several tens of MHz under the condition that satisfies the above condition, and the fundamental wave is generated by adjusting another resonance frequency F (2) to 400 MHz. Suppression of 1/2 oscillation spurious is realized.
また、図2の説明では、バイパスコンデンサ71に直接接続されるインダクタ(又はマイクロ波伝送線路)72として、インダクタを示したが、同様の誘導性リアクタンス成分を持つマイクロ波伝送線路でも同じ効果を得られる。
In the description of FIG. 2, an inductor is shown as the inductor (or microwave transmission line) 72 directly connected to the
次に図3では、第1実施形態で示した図1の高周波電力増幅器10の基本波周波数を800MHz、電源供給線路5の電気長をλ/24長、特性インピーダンスを53Ωとし、電源供給線路5と出力整合回路8の並列キャパシタにより高周波電力増幅用トランジスタ3から見た電源端子6側のインピーダンスを高インピーダンスに望ましくは開放に調整した回路構成において、図2と同様の比較を示す。
Next, in FIG. 3, the fundamental frequency of the high-
図3のグラフAにはバイパスコンデンサとして一般的な1000pFのみを、グラフBにはバイパスコンデンサとして1000pF+270pFを、グラフCには1000pFと3nHのバイパスコンデンサとインダクタの直列接続回路+82pFのバイパスコンデンサを接続し接地した場合の、トランジスタ出力端子4から見た出力整合回路8の出力端子9への通過特性S21を示す。
3, only a general 1000 pF bypass capacitor is connected to the graph A, 1000 pF + 270 pF is connected to the graph B as a bypass capacitor, and a 1000 pF and 3 nH bypass capacitor and a series connection circuit of inductors +82 pF are connected to the graph C. A transmission characteristic S21 to the
図3のグラフBでは、共振周波数が約400MHz付近となるようにバイパスコンデンサの容量を270pFに設定しているが、グラフBには共振周波数による変化は、図2のグラフBに比べ電源供給線路5の電気長が短い影響から若干ノッチらしき減衰を確認できる。しかし、図2のグラフBと同様にバイパスコンデンサの自己共振を利用したくらいでは不要な信号を除去、抑圧する効果を得ることは難しい。 In the graph B of FIG. 3, the capacitance of the bypass capacitor is set to 270 pF so that the resonance frequency is about 400 MHz. In the graph B, the change due to the resonance frequency is a power supply line compared to the graph B of FIG. From the influence of the short electrical length of 5, it is possible to confirm the attenuation that seems to be a little notch. However, as with graph B in FIG. 2, it is difficult to obtain an effect of removing and suppressing unnecessary signals by using the self-resonance of the bypass capacitor.
図3のグラフCは、1000pFのバイパスコンデンサに直列に3nHのインダクタを接続することで、1000pFのバイパスコンデンサの自己共振にインダクタが付加され、共振周波数の低周波への移動、この共振のQ値の向上と、3nHのインダクタと82pFのバイパスコンデンサによる並列共振および電源供給線路5との共振効果により、約400MHzに約18dB程度の利得を減衰させるノッチを確認できる。
Graph C in FIG. 3 shows that by connecting a 3 nH inductor in series with a 1000 pF bypass capacitor, the inductor is added to the self-resonance of the 1000 pF bypass capacitor, and the resonance frequency shifts to a lower frequency. The notch that attenuates the gain of about 18 dB at about 400 MHz can be confirmed by the improvement of the above and the parallel resonance by the 3 nH inductor and the 82 pF bypass capacitor and the resonance effect of the
このように、本第1実施形態に示す図3のグラフCでは、低周波除去回路7に2つのバイパスコンデンサを接地し、そのうち1つのバイパスコンデンサにインダクタを直列接続し、
F(m)<f0
を満たす条件において、1つの共振周波数F(1)を数十MHzに合わせこむことで低周波ノイズ除去を行い、さらに他の1つの共振周波数F(2)を400MHzに合わせこむことで高周波電力増幅の主な課題の1つである基本波の1/2発振スプリアスを抑圧することが可能である。
Thus, in the graph C of FIG. 3 shown in the first embodiment, two bypass capacitors are grounded to the low
F (m) <f0
Low frequency noise removal is performed by adjusting one resonance frequency F (1) to several tens of MHz under the condition that satisfies the above condition, and high frequency power amplification is performed by adjusting another resonance frequency F (2) to 400 MHz. It is possible to suppress the 1/2 oscillation spurious of the fundamental wave, which is one of the main problems.
さらに、図4では、第1実施形態で示した図1の高周波電力増幅器10の基本波周波数を800MHz、電源供給線路5の電気長をλ/4長とし、低周波除去回路7による不要な3つの低周波信号を除去する例を示す。
Further, in FIG. 4, the fundamental frequency of the high-
図4のグラフAにはバイパスコンデンサとして一般的な1000pFのみを、グラフBにはバイパスコンデンサとインダクタとして、1000pFと10nH,82pFと9nH,30pFと1nHの3つの直列接続回路を接続し接地した場合の、トランジスタ出力端子4から見た出力整合回路8の出力端子9への通過特性S21を示す。
In graph A of FIG. 4, only a general 1000 pF as a bypass capacitor is connected, and in graph B, three series connection circuits of 1000 pF, 10 nH, 82 pF, 9 nH, 30 pF and 1 nH are connected and grounded as a bypass capacitor and an inductor. The transmission characteristic S21 from the
図4のグラフBは、共振周波数を1000pFが30MHzに、82pFが200MHzに、30pFが400MHzに合わせこむために、各バイパスコンデンサに直列接続するインダクタの値を調整している。この回路構成により、1000pFの共振によるノッチは、図4に示すグラフAの1000pFのバイパスコンデンサを1つのみ搭載した場合に比べて、インダクタの影響により共振周波数の低周波への移動と、Q値の向上によるノッチの狭帯域化が見られ、82pFの共振によるノッチは200MHzで約5dB程度の利得の減衰を確認でき、30pFの共振によるノッチは400MHzで約2dB程度の利得の減衰を確認できる。 Graph B in FIG. 4 adjusts the value of the inductor connected in series with each bypass capacitor in order to adjust the resonance frequency to 30 MHz for 1000 pF, 200 MHz for 82 pF, and 400 MHz for 30 pF. With this circuit configuration, the notch due to the resonance of 1000 pF has a shift of the resonance frequency to a lower frequency due to the influence of the inductor and the Q value compared to the case where only one bypass capacitor of 1000 pF in the graph A shown in FIG. 4 is mounted. The notch due to the resonance of 82 pF can confirm the attenuation of the gain of about 5 dB at 200 MHz, and the notch due to the resonance of 30 pF can confirm the attenuation of the gain of about 2 dB at 400 MHz.
このように、本第1実施形態に示す図4のグラフBでは、低周波除去回路7に3つのバイパスコンデンサにインダクタを直列接続して接地し、
F(m)<f0
を満たす条件において、1つの共振周波数F(1)を30MHzに合わせこむことで低周波ノイズ除去を行い、さらに他の2つの共振周波数F(2),F(3)を200MHz、400MHzに合わせこむことで高周波電力増幅10の主な課題の1つである基本波の1/4,1/2発振スプリアスを抑圧することが可能である。
Thus, in the graph B of FIG. 4 shown in the first embodiment, the inductor is connected in series to the three bypass capacitors to the low
F (m) <f0
The low frequency noise is removed by adjusting one resonance frequency F (1) to 30 MHz under the condition that satisfies the above conditions, and the other two resonance frequencies F (2) and F (3) are adjusted to 200 MHz and 400 MHz. Thus, it is possible to suppress the 1/4 wave and 1/2 oscillation spurious of the fundamental wave, which is one of the main problems of the high
このように、図1に示したインダクタ72を直列接続したバイパスコンデンサ71を複数搭載した低周波除去回路7により、基本波より低い周波数で特に受信帯域雑音周波数や不要な発振スプリアスといった複数の不要な低周波信号を除去することが可能である。
As described above, the low
また、図1ではバイパスコンデンサ71と直列接続する誘導性リアクタンスにインダクタ72を選択したが、分布定数のマイクロ波伝送線路を用いても同様の効果を得ることが可能である。さらに、複数のバイパスコンデンサ71とインダクタ(又はマイクロ波伝送線路)72の直列接続回路において、インダクタが大きくなると並列共振のQが向上し、複数のバイパスコンデンサ71の共振周波数間において、低周波数帯域の利得が上昇してしまう課題がある。この場合、バイパスコンデンサ71に直列接続するインダクタ(又はマイクロ波伝送線路)72に対して、抵抗成分を加えることで改善が可能である。
In FIG. 1, the
例えば、図5(a)に示すように、バイパスコンデンサ71に直列接続するインダクタ72に対して抵抗73を直列に接続する場合、抵抗値を限度以上に大きくすると共振のQ値が低下して、本発明の低周波数除去の効果が得られなくなってしまうため、望ましくは10Ω以下が良い。
For example, as shown in FIG. 5A, when a resistor 73 is connected in series to an
また、図5(b)に示すように、バイパスコンデンサ71に直列接続するインダクタ72に対して並列に抵抗74を接続する場合、抵抗値を限度以下に小さくすると共振のQ値が低下して、本発明の低周波数除去の効果が得られなくなってしまうため、望ましくは5Ω以上が良い。
Further, as shown in FIG. 5B, when the
このように、本第1実施形態に示す低周波除去回路7を用いることで、マルチモード・マルチバンド化が進む無線通信分野で使用される高周波増幅器において、基本波周波数より低い周波数帯域での受信帯域雑音、発振スプリアスといった不要な信号周波数を除去・抑圧することが可能であり通信品質の向上を実現することができる。
As described above, by using the low-
(第2実施形態)
図6は本発明の第2実施形態に係る高周波電力増幅器の電源端子に設置する低周波除去回路を示す図である。本第2実施形態について図面を参照しながら説明する。
(Second Embodiment)
FIG. 6 is a diagram showing a low frequency elimination circuit installed at the power supply terminal of the high frequency power amplifier according to the second embodiment of the present invention. The second embodiment will be described with reference to the drawings.
図6に示す低周波除去回路7において、複数のインダクタ(又はマイクロ波伝送線路)72とバイパスコンデンサ71の直列接続回路間をマイクロ波伝送線路75(複数のマイクロ波伝送線路からなる)で接続した構成である。
In the low
前述の第1実施形態で示した図1では、低周波除去回路7に含まれる複数のインダクタ(又はマイクロ波伝送線路)72とバイパスコンデンサ71の直列接続回路は、電源供給線路5と電源端子6の接続点で全ての回路が高周波的に短絡接続されているが、図6に示す低周波除去回路7では、バイパスコンデンサ71の直列接続回路間をマイクロ波伝送線路75で接続しているため、電源供給線路5と電源端子6は低周波除去回路7のマイクロ伝送線路75上(複数のマイクロ波伝送線路間)であればどこへ接続しても問題なく、回路設計におけるレイアウト上の自由度を上げることが可能となる。また、低周波除去回路7としての効果は、第1実施形態と同じであり、各バイパスコンデンサの共振周波数のパラメータにマイクロ波伝送線路75の分が追加されるだけである。
In FIG. 1 shown in the first embodiment described above, a series connection circuit of a plurality of inductors (or microwave transmission lines) 72 and a
さらに、図6のバイパスコンデンサ71Aに示すように、直列接続していたインダクタ(又はマイクロ波伝送線路)72とマイクロ波伝送線路75Aの誘導性リアクタンスL成分が等価である場合には、インダクタ(又はマイクロ波伝送線路)72を搭載せず、マイクロ波伝送線路75Aでのみで、低周波除去回路として変わらない効果を得ることが可能である。
Furthermore, as shown in the bypass capacitor 71A of FIG. 6, when the inductive reactance L component of the inductor (or microwave transmission line) 72 and the
このように、本第2実施形態に示す低周波除去回路7を用いることで、回路設計上の自由度を上げつつ、マルチモード・マルチバンド化が進む無線通信分野で使用される高周波増幅器において、基本波周波数より低い周波数帯域での受信帯域雑音、発振スプリアスといった不要な信号周波数を除去・抑圧することが可能であり通信品質の向上を実現することができる。
As described above, in the high-frequency amplifier used in the wireless communication field in which multimode and multiband advancement is performed while increasing the degree of freedom in circuit design by using the low
(第3実施形態)
図7は本発明の第3実施形態に係るマルチバンド高周波電力増幅器の電源端子に設置する低周波除去回路を示す図である。本第3実施形態について図面を参照しながら説明する。
(Third embodiment)
FIG. 7 is a diagram showing a low frequency elimination circuit installed at the power supply terminal of the multiband high frequency power amplifier according to the third embodiment of the present invention. The third embodiment will be described with reference to the drawings.
図7は低周波除去回路7および電源端子6を共有する前記第1実施形態における複数の高周波電力増幅器を搭載したマルチバンド高周波電力増幅器の基本構成を示す図である。図7に示す複数の高周波電力増幅器10(10A,10B,…,10N)は、内部に含む高周波電力増幅用トランジスタ3の各出力端子4(4A,4B,…,4N)に、各機器が増幅する基本波周波数のλ/4長で、かつ特性インピーダンスが20Ω以上の電源供給線路5(5A,5B,…,5N)を有しており、各電源供給線路5は1つの電源端子6を共有する構造である。この電源端子6には前記第1実施形態で示したものと同様の機能を有する低周波除去回路7を具備する。低周波除去回路7は、1つの電源供給線路5に対して少なくとも1つのGND接地されたバイパスコンデンサ71が設置され、バイパスコンデンサ71は必要に応じてインダクタ(又はマイクロ波伝送線路)72を直列接続した構成となる。
FIG. 7 is a diagram showing a basic configuration of a multiband high-frequency power amplifier equipped with a plurality of high-frequency power amplifiers in the first embodiment sharing the low-
ただし、インダクタ(又はマイクロ波伝送線路)72の誘導性リアクタンスLと、電源供給線路5の誘導性リアクタンスLと、複数のバイパスコンデンサ71の容量Cにより決定する共振周波数をF(m)、複数の高周波電力増幅器が各々増幅する各基本波周波数の中で最も低い周波数をf0とした場合、
F(m)<f0
を満たす条件において、共振周波数F(m)を除去したい不要な信号周波数に一致するようにバイパスコンデンサ71の容量Cと直列接続するインダクタ(又はマイクロ波伝送線路)72の誘導性リアクタンスLを調整した回路構成をとる。
However, the resonance frequency determined by the inductive reactance L of the inductor (or the microwave transmission line) 72, the inductive reactance L of the
F (m) <f0
The inductive reactance L of the inductor (or microwave transmission line) 72 connected in series with the capacitance C of the
図7に示すマルチバンド高周波電力増幅器は、このような構成により複数の高周波電力増幅器10自身が増幅する基本波周波数において、各高周波電力増幅用トランジスタ3から見た電源端子6側のインピーダンスが開放になるため、共通接続する低周波除去回路7を通してお互いのインピーダンスが影響を及ぼしあうことはなく電源端子6を共有し、搭載する複数の高周波電力増幅器10が増幅する基本波周波数の中で最も低い周波数よりさらに低い周波数帯の不要な信号周波数を除去する機能を有する。
In the multiband high-frequency power amplifier shown in FIG. 7, the impedance on the
また、共通接続した際のインピーダンスの影響を互いに及ぼしあうことはないため、低周波除去回路7および電源端子6を共有する複数の高周波電力増幅用トランジスタ3は、各高周波電力増幅器の異なる段のトランジスタであっても、同じ段のものであっても良い。
In addition, since the influences of impedance when they are connected in common do not affect each other, the plurality of high frequency
本第3実施形態においては、第1実施形態で示した図2のグラフC,図3のグラフC,図4のグラフBと同等の効果を得ることができる。これは、図7で示す各電源供給線路5を各高周波電力増幅器10が増幅する各基本波周波数のλ/4長に設計していることにより、電源側のインピーダンスが各基本波周波数で高インピーダンスに見えるため、各高周波電力増幅用トランジスタ3の出力端子4から見た信号線路の通過特性S21は、各基本波周波数でピークを取るよう設計されている。
In the third embodiment, an effect equivalent to that of the graph C in FIG. 2, the graph C in FIG. 3, and the graph B in FIG. 4 shown in the first embodiment can be obtained. This is because each
また、各電源供給線路5に対応して接続されるバイパスコンデンサ71は、各バイパスコンデンサ71と直列接続するインダクタ(又はマイクロ波伝送線路)72と電源供給線路5の誘導性リアクタンス成分との共振周波数は、
F(m)<f0
の条件より各高周波電力増幅器10が増幅する各基本波周波数より低く設定しているため、前述の通過特性S21の基本波周波数帯域に各バイパスコンデンサ71の共振周波数の影響が見えることはなく、第1実施形態と同様に基本波周波数より低い周波数帯域でのみバイパスコンデンサ71の共振による効果を得ることができる。
Further, the
F (m) <f0
Therefore, the influence of the resonance frequency of each
ただし、各電源供給線路5の特性インピーダンスが20Ωより小さくなると、電気長として所望の基本波周波数のλ/4長としても、基本波インピーダンスを高インピーダンスに持っていくことが困難となり、各高周波電力増幅器同士のインピーダンスが相互に影響しあい、電源端子を共通化した本第3実施形態の安定したマルチバンド高周波電力増幅器の提供は困難となる。従って、各電源供給線路5の特性インピーダンスは望ましくは20Ω以上を確保して設計する。
However, if the characteristic impedance of each
また、各電源供給線路5の電気長が所望の基本波周波数のλ/4長を確保できない場合は、各高周波電力用トランジスタ3の出力整合回路8の中に並列接続されているキャパシタを利用して、高周波電力増幅用トランジスタ3の出力端子4から見た電源側の基本波インピーダンスを高インピーダンスに望ましくは開放に設計することが可能である。しかし、各電源供給線路5の電気長が所望の基本波周波数のλ/28長より短くなると、トランジスタ出力端子4から見た電源側の基本波インピーダンスを50Ω以上に上げることが困難となり、各高周波電力増幅器同士のインピーダンスが相互に影響しあい、電源端子を共通化した本第3実施形態の安定したマルチバンド高周波電力増幅器の提供は困難となる。従って、各電源供給線路5の電気長は望ましくはλ/28長以上を確保して設計する。
Further, when the electrical length of each
また、低周波除去回路7のバイパスコンデンサおよび誘導性リアクタンスの直列接続回路が多数含まれる場合、並列共振による利得の上昇が起きる場合があるが、第1実施形態で示すように誘導性リアクタンスに抵抗成分を直列又は並列に接続することで改善できる。
In addition, when a large number of bypass capacitors and inductive reactance series-connected circuits of the low
さらに、図7に示すマルチバンド高周波電力増幅器の低周波除去回路7の構成例では、1つの電源供給線路5に対して少なくとも1つのGND接地されたバイパスコンデンサ71が設置された構成としているが、バイパスコンデンサ71が高周波的にGNDに強く接地できている場合は2つ以上の電源供給線路5に対して1つのバイパスコンデンサ71を共有しても、互いの高周波電力増幅用トランジスタ3の負荷インピーダンスへの影響や不用な高周波信号の回り込みといった影響はないため、低周波除去回路7には所望の低周波信号を除去するために必要な最低数量のバイパスコンデンサ71を設置するだけで良い。
Furthermore, in the configuration example of the low-
このように、本第3実施形態に示す高周波電力増幅用トランジスタ3の出力端子4から見た電源側のインピーダンスを50Ω以上の高インピーダンス、望ましくは開放に電源供給線路5の設計と、バイパスコンデンサと誘導性リアクタンス成分との共振周波数を基本波周波数以下にした低周波除去回路7を用いることで、マルチモード・マルチバンド化が進む無線通信分野で使用されるマルチバンド高周波増幅器において、各高周波電力増幅器10の高周波電力増幅用トランジスタ3の電源端子6を共有させることで、マルチバンド高周波増幅器の電源端子の削減を実現することが可能であり、さらに基本波周波数より低い周波数帯域での受信帯域雑音、発振スプリアスといった不要な信号周波数を除去・抑圧することが可能であり通信品質の向上を実現することができる。
In this way, the impedance on the power source side seen from the
(第4実施形態)
図8は本発明の第4実施形態に係るマルチバンド高周波電力増幅器の電源端子に設置する低周波除去回路を示す図である。本第4実施形態について図面を参照しながら説明する。
(Fourth embodiment)
FIG. 8 is a diagram showing a low frequency elimination circuit installed at the power supply terminal of the multiband high frequency power amplifier according to the fourth embodiment of the present invention. The fourth embodiment will be described with reference to the drawings.
図8は低周波除去回路7および電源端子6を共有する前記第3実施形態における複数の高周波電力増幅器を搭載したマルチバンド高周波電力増幅器に、前記第2実施形態における低周波除去回路7の複数のバイパスコンデンサ71間をマイクロ波伝送線路75で接続した構成であり、異なる2つの周波数を増幅するデュアル型のマルチバンド高周波電力増幅器の構成を示す図である。
FIG. 8 shows a multiband high-frequency power amplifier equipped with a plurality of high-frequency power amplifiers according to the third embodiment sharing the low-
図8に示すように、高周波電力増幅用トランジスタ3が基本波周波数を800MHz、高周波電力増幅用トランジスタ13が基本波周波数を2GHzとして、第1実施形態で構造説明した高周波増幅器と同様に入力整合回路2および12、電源供給線路5および15、出力整合回路8および18を各々設計した構造を有している。
As shown in FIG. 8, the high frequency
電源供給線路5は高周波電力増幅用トランジスタ3の出力端子4から見た基本波インピーダンスを50Ω以上の高インピーダンスに、望ましくは開放に設計し、同様に電源供給線路15は高周波電力増幅用トランジスタ13の出力端子14から見た基本波インピーダンスを50Ω以上の高インピーダンスに、望ましくは開放に設計し、2つの電源供給線路5,15は低周波除去回路7の電源共通化線路(マイクロ波伝送線路75)を介して接続し、この接続点に共通の電源端子6を共有接続する構造を有している。
The
電源共通化線路(マイクロ波伝送線路75)と電源供給線路5の接続点には高周波電力増幅用トランジスタ3のバイパスコンデンサ71Bを有し、電源共通化線路(マイクロ波伝送線路75)と電源供給線路15の接続点には高周波電力増幅用トランジスタ13のバイパスコンデンサ71Cを有しており、異なる2つの周波数を増幅するデュアル型のマルチバンド高周波電力増幅器である。
A connection point between the power common line (microwave transmission line 75) and the
図8の低周波除去回路7のバイパスコンデンサ71Bおよび71Cを、第2実施形態の図6で示した構成に当てはめると、バイパスコンデンサ71の1つがバイパスコンデンサ71Bであり、電源端子6側に接地したバイパスコンデンサ71Aがバイパスコンデンサ71Cとなる。
When the
図9にバイパスコンデンサ71Bに120pF、バイパスコンデンサ71Cに1000pFを設置し、電源共通化線路(マイクロ波伝送線路75)を特性インピーダンス66Ωのマイクロ波伝送線路で線幅100μm、線長4000μmとした際の、800MHzの高周波電力増幅用トランジスタ3の出力端子4から高周波電力増幅器の出力端子への通過特性S21を図9のグラフAに、2GHzの高周波電力増幅用トランジスタ13の出力端子14から高周波電力増幅器の出力端子への通過特性S21を図9のグラフBに示す。
In FIG. 9, when 120 pF is installed in the
高周波電力増幅用トランジスタ3側から低周波除去回路7を見ると、バイパスコンデンサ71Bと電源共通化線路(マイクロ波伝送線路75)との並列共振と電源供給線路5との直列共振により400MHzにノッチを作成し800MHzの1/2発振スプリアス除去に効果を現し、バイパスコンデンサ71Cは電源共通化線路(マイクロ波伝送線路75)と電源供給線路5との直列共振によりバイパスコンデンサ71Cの1000pFの自己共振周波数が低周波に移動しているため、より低周波のノイズを除去することができる。
When the low
また、高周波電力増幅用トランジスタ13側から低周波除去回路7を見ると、バイパスコンデンサ71Cと電源共通化線路(マイクロ波伝送線路75)およびバイパスコンデンサ71Bとの共振回路と電源供給線路15との直列共振により100MHzにノッチを作成し、バイパスコンデンサ71Bは電源共通化線路(マイクロ波伝送線路75)と電源供給線路15と直列共振による共振となるが、通過特性のノッチを作成する程ではない。
Further, when the low
図8で示す回路例では、800MHzに対して低周波の不要スプリアスを除去する効果を得られているが、2GHzに対して効果を示すには、さらに電源供給線路15とバイパスコンデンサ71Cの間に電源共通化線路を追加し、その線路と電源供給線路15との接点にバイパスコンデンサを追加する構成で可能となる。
In the circuit example shown in FIG. 8, the effect of removing unnecessary spurious at a low frequency is obtained with respect to 800 MHz, but in order to show the effect with respect to 2 GHz, the
このように、本第4実施形態に示す低周波除去回路7の複数のバイパスコンデンサを接続する電源共通化線路により、基板設計レイアウトの自由度を上げることが可能であり、さらに電源共通化線路を含む誘導性リアクタンス成分とバイパスコンデンサとの共振を低周波除去回路として機能させることで、共振を作成するのに必要なインダクタを削減することも可能としつつ、マルチモード・マルチバンド化が進む無線通信分野で使用される高周波増幅器において、基本波周波数より低い周波数帯域での受信帯域雑音、発振スプリアスといった不要な信号周波数を除去・抑圧することが可能であり通信品質の向上を実現することができる。
As described above, the power supply common line connecting the plurality of bypass capacitors of the low
以上説明したように、本発明は、高周波電力増幅用トランジスタの出力端子から電源側を見た基本波インピーダンスを50Ω以上の高インピーダンスに設計する出力整合回路と電源供給線路に加え、電源端子に2つ以上のバイパスコンデンサを有する低周波除去回路を有する1段以上からなる高周波電力増幅器において適用され、さらに複数の高周波電力増幅器が低周波除去回路および電源端子を共有することで、無線通信分野で利用されるマルチバンド高周波電力増幅器、特に送信部の安定した高品質な通信を行う技術として有用である。 As described above, according to the present invention, in addition to the output matching circuit and the power supply line which are designed to have a fundamental impedance viewed from the output terminal of the high frequency power amplifying transistor as viewed from the power supply side to a high impedance of 50Ω or more, the power supply terminal has 2 Used in high-frequency power amplifiers with one or more stages having a low-frequency rejection circuit having one or more bypass capacitors, and further used in the wireless communication field by sharing a low-frequency rejection circuit and a power supply terminal by a plurality of high-frequency power amplifiers It is useful as a technique for performing stable and high-quality communication of a multiband high-frequency power amplifier, particularly a transmitter.
1,11 高周波電力増幅器の入力端子
2,12 入力整合回路
3,13 高周波電力増幅用トランジスタ
4,14 トランジスタ出力端子
5,15 電源供給線路
6 電源端子
7 低周波除去回路
8,18 出力整合回路
9,19 高周波電力増幅器の出力端子
10 高周波電力増幅器
71 低周波除去回路のバイパスコンデンサ
72 低周波除去回路のインダクタ(又はマイクロ波伝送線路)
73 直列抵抗
74 並列抵抗
75 マイクロ波電送線路(電源共通化線路)
DESCRIPTION OF
73
Claims (6)
K段目(Kは、1〜kいずれかの整数)の前記高周波電力増幅用トランジスタの出力端子と接続された電源供給線路と、
前記電源供給線路と電源端子の間に接続された低周波除去回路とを備え、
前記低周波除去回路が、前記電源供給線路と前記電源端子の間に一端が接続され、他端を接地されたM個(Mは、2〜mいずれかの整数)のバイパスコンデンサと、前記M個のバイパスコンデンサの少なくとも1つに直列に接続されたインダクタ(又はマイクロ波伝送線路)とを有し、
前記インダクタ(又はマイクロ波伝送線路)の誘導性リアクタンスと前記電源供給線路の誘導性リアクタンスと前記M個のバイパスコンデンサの容量とによって決定するM個の共振周波数が、前記所望の高周波信号より低い周波数帯域にあって、前記低周波除去回路により、前記所望の高周波信号の帯域より低い周波数帯の不要な信号周波数を除去する機能を備えたことを特徴とする高周波電力増幅器。 A high frequency power amplifier composed of a plurality of high frequency power amplification transistors for amplifying a desired high frequency signal,
A power supply line connected to the output terminal of the high-frequency power amplification transistor at the K-th stage (K is an integer from 1 to k);
A low-frequency elimination circuit connected between the power supply line and the power terminal,
The low-frequency rejection circuit includes M (M is an integer from 2 to m) bypass capacitors having one end connected between the power supply line and the power supply terminal and the other end grounded, and the M An inductor (or microwave transmission line) connected in series with at least one of the bypass capacitors,
M resonance frequencies determined by the inductive reactance of the inductor (or the microwave transmission line), the inductive reactance of the power supply line, and the capacities of the M bypass capacitors are lower than the desired high-frequency signal. A high-frequency power amplifier having a function of removing an unnecessary signal frequency in a frequency band lower than the desired high-frequency signal band by the low-frequency elimination circuit.
前記N個の高周波電力増幅器において、各高周波電力増幅器を構成する複数段の内1つの高周波電力増幅用トランジスタの出力端子に接続された電源供給線路と、
前記N個の電源供給線路が接続され、1つの電源端子を共有する低周波除去回路とを備え、
前記低周波除去回路によって、複数個の前記高周波電力増幅用トランジスタには前記1つの電源端子から電源が供給され、さらに前記所望の高周波信号の帯域より低い周波数帯の不要な信号周波数を除去する機能を備えたことを特徴とするマルチバンド高周波電力増幅器。 2. The multi-frequency power amplifier according to claim 1, comprising N (N is an integer from 1 to n), wherein each of the N high-frequency power amplifiers has a function of amplifying desired high-frequency signals having different frequencies. A band high frequency power amplifier,
In the N high-frequency power amplifiers, a power supply line connected to the output terminal of one high-frequency power amplification transistor among a plurality of stages constituting each high-frequency power amplifier;
The N power supply lines are connected to each other, and a low frequency elimination circuit sharing one power supply terminal,
The low-frequency removing circuit supplies power to the plurality of high-frequency power amplification transistors from the one power supply terminal, and further removes an unnecessary signal frequency in a frequency band lower than the desired high-frequency signal band. A multi-band high-frequency power amplifier comprising:
前記N個の高周波電力増幅器において、各高周波電力増幅器を構成する複数段の内1つの高周波電力増幅用トランジスタの出力端子に接続された電源供給線路と、
前記N個の各電源供給線路との接続点に少なくとも1つのバイパスコンデンサを有し、かつ前記N個のバイパスコンデンサの一端同士をマイクロ波伝送線路で構成する電源共通化線路によって接続し、前記電源共通化線路上のいずれかに1つの電源端子を接続した低周波除去回路とを備え、
前記低周波除去回路によって、複数個の前記高周波電力増幅用トランジスタには前記1つの電源端子から電源が供給され、さらに前記所望の高周波信号の帯域より低い周波数帯の不要な信号周波数を除去する機能を備えたことを特徴とするマルチバンド高周波電力増幅器。 2. The multi-frequency power amplifier according to claim 1, comprising N (N is an integer from 1 to n), wherein each of the N high-frequency power amplifiers has a function of amplifying desired high-frequency signals having different frequencies. A band high frequency power amplifier,
In the N high-frequency power amplifiers, a power supply line connected to the output terminal of one high-frequency power amplification transistor among a plurality of stages constituting each high-frequency power amplifier;
A power common line that includes at least one bypass capacitor at a connection point with each of the N power supply lines, and one end of each of the N bypass capacitors is configured by a microwave transmission line; A low frequency rejection circuit having one power supply terminal connected to any of the common lines,
The low-frequency removing circuit supplies power to the plurality of high-frequency power amplification transistors from the one power supply terminal, and further removes an unnecessary signal frequency in a frequency band lower than the desired high-frequency signal band. A multi-band high-frequency power amplifier comprising:
前記各電源供給線路の他端に接続するバイパスコンデンサにより、前記所望の高周波信号において各高周波電力増幅用トランジスタの出力端子から見た電源供給線路側のインピーダンスを開放とし、前記各高周波電力増幅用トランジスタが前記バイパスコンデンサより外部のインピーダンスの影響を受けない構成を備えたことを特徴とする請求項3又は4記載のマルチバンド高周波電力増幅器。 Each power supply line connected to the power terminal has an electrical length of λ / 4 for a desired high frequency signal amplified by each high frequency power amplifier, a characteristic impedance of 20Ω or more,
By means of a bypass capacitor connected to the other end of each power supply line, the impedance on the power supply line side viewed from the output terminal of each high frequency power amplification transistor in the desired high frequency signal is opened, and each high frequency power amplification transistor 5. The multiband high-frequency power amplifier according to claim 3, wherein the multi-band high-frequency power amplifier is configured not to be affected by an external impedance from the bypass capacitor.
前記各電源供給線路と接続する各高周波電力増幅用トランジスタの出力端子に、接地された並列キャパシタを有する出力整合回路を備え、
前記出力整合回路のキャパシタと前記電源供給線路の他端に接続するバイパスコンデンサにより、前記所望の高周波信号において前記各高周波電力増幅用トランジスタの出力端子から見た電源供給線路側のインピーダンスを開放とし、前記各高周波電力増幅用トランジスタが前記バイパスコンデンサより外部のインピーダンスの影響を受けない構成を備えたことを特徴とする請求項3又は4記載のマルチバンド高周波電力増幅器。 Each power supply line connected to the power supply terminal has an electrical length of λ / 28 length or more and λ / 4 length or less with respect to a desired high frequency signal amplified by each high frequency power amplifier, a characteristic impedance of 20Ω or more,
An output matching circuit having a grounded parallel capacitor at the output terminal of each high-frequency power amplification transistor connected to each power supply line;
With the capacitor of the output matching circuit and a bypass capacitor connected to the other end of the power supply line, the impedance on the power supply line side viewed from the output terminal of each high frequency power amplification transistor in the desired high frequency signal is opened, 5. The multiband high-frequency power amplifier according to claim 3, wherein each of the high-frequency power amplification transistors is configured not to be affected by an external impedance from the bypass capacitor.
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