電力増幅器
【課題】 高調波成分の負荷を、基本波の調整に影響されることなく短絡から開放までの範囲で最適な負荷となるよう独立して設定することができ、高い電力変換効率を得ることができる電力増幅器を提供する。
【解決手段】 トランジスタ３の出力に、高調波に対する負荷を設定して反射する高調波反射回路４と、設定された高調波に対する後段の負荷の影響を分離する負荷分離回路５と、基本波についてトランジスタ３と出力負荷との整合を取る基本波整合調整回路６を備え、高調波反射回路４に設けられた先端開放スタブ２３の長さが調整されることで、高調波の負荷を調整する電力増幅器としており、高調波成分及び基本波について独立して最適な負荷調整を行うことができ、電力変換効率を向上させることができるものである。
【解決手段】 トランジスタ３の出力に、高調波に対する負荷を設定して反射する高調波反射回路４と、設定された高調波に対する後段の負荷の影響を分離する負荷分離回路５と、基本波についてトランジスタ３と出力負荷との整合を取る基本波整合調整回路６を備え、高調波反射回路４に設けられた先端開放スタブ２３の長さが調整されることで、高調波の負荷を調整する電力増幅器としており、高調波成分及び基本波について独立して最適な負荷調整を行うことができ、電力変換効率を向上させることができるものである。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高周波信号を増幅する電力増幅器に係り、特に電力変換効率を向上させることができる電力増幅器に関する。
【背景技術】
【０００２】
［先行技術の説明］
送信用電力増幅器は、高周波信号を所要の送信出力に増幅するものであり、ほとんどの無線機において最も多くの電力を消費する部分である。
電力増幅器が消費する電力は、高周波出力に変換されるだけでなく、内部損失となる熱として放出される。
そのため、発熱量を低減して消費電力の低減や信頼性の向上を図るために、電力増幅器の電力変換効率を上げて、無駄な内部損失を抑えることが要求されている。
この要求に応えるために、種々の高効率動作方式を取り入れた増幅器があり、例えば高調波処理を利用したＦ級増幅器がある。
【０００３】
［従来のＦ級増幅器］
従来のＦ級増幅器について簡単に説明する。
Ｆ級増幅器は、能動素子であるＦＥＴ（Field Effect Transistor；電界効果トランジスタ、増幅素子）のドレイン端子に高調波反射回路を接続して、デバイスから見た出力負荷インピーダンスを、偶数次高調波周波数において短絡、奇数次高調波周波数において開放とすることで、ＦＥＴのドレイン電圧とドレイン電流の波形が重ならないようにしたものである。
【０００４】
これにより、ＦＥＴの動作としては、ドレイン電流が流れているときにドレイン電圧がゼロとなり、逆にドレイン電圧が印加されているときにドレイン電流がゼロとなるので、ドレイン端子とソース端子間の消費電力を常にゼロの状態にすることができる。
すなわち、理想的にはＦＥＴのドレイン電圧とドレイン電流の時間波形が重なっていない状態として、ＦＥＴで消費する電力をゼロにすることができ、内部損失を抑えることができるものである。
【０００５】
［従来のＦ級増幅器の構成：図６］
従来のＦ級増幅器の構成について図６を用いて説明する。図６は、従来のＦ級増幅器の概略構成を示す構成ブロック図である。ここでは、高調波成分を２次まで考慮した場合の回路を示している。
図６に示すように、従来のＦ級増幅器は、入力端子１と、入力側基本波整合回路２と、トランジスタ３と、出力側基本波・２次高調波整合回路１２と、２次高調波反射回路１３と、出力端子７とを備えている。
入力側基本波整合回路２は、基本波について、入力負荷とトランジスタ３との間の負荷整合を取る。
トランジスタ３は、入力電力を増幅する。
出力側基本波・２次高調波整合回路１２は、基本波及び２次高調波について、トランジスタ３の出力と２次高調波反射回路１３との間の負荷整合を取る。
２次高調波反射回路１３は、２次高調波を反射する。
【０００６】
上記Ｆ級増幅器の動作について説明する。
上記構成のＦ級増幅器では、入力端子１から入力した基本波は、入力側基本波入力回路２を通ってトランジスタ３へ入力される。トランジスタ３から出力された基本波と２次高調波は、出力側基本波・２次高調波整合回路１２を通り、２次高調波反射回路１３に入力される。
【０００７】
２次高調波反射回路１３は、２次高調波については反射回路として機能し、基本波については伝送線路として機能する。
そのため、２次高調波反射回路１３によって適切な負荷を与えることで、トランジスタ３の出力から見た２次高調波負荷は短絡となる。２次高調波反射回路１３から出力された基本波は出力端子７より出力される。
このようにして従来のＦ級増幅器の動作が行われる。
【０００８】
上記構成のＦ級増幅器においては、出力側基本波・２次高調波整合回路１２は、基本波と２次高調波の両方に対して、トランジスタ３と２次高調波反射回路１３との負荷整合を取らねばならないため、設計が困難である。
また、基本波整合の調整を行う場合、同時に２次高調波の整合が崩れてしまうため、トランジスタ３の出力から見た２次高調波負荷も変わってしまう。
より高次の高調波を考慮した場合にも同様である。
【０００９】
［別の従来のＦ級増幅器の構成：図７］
別の従来のＦ級増幅器の構成について図７を用いて説明する。図７は、別の従来のＦ級増幅器の概略構成を示す構成ブロック図である。
図７に示すように、別の従来のＦ級増幅器は、入力端子１と、入力側基本波整合回路２と、トランジスタ３と、出力側基本波整合・２次高調波反射回路２４と、出力端子７とを備えている。
出力側基本波整合・２次高調波反射回路２４は、図６に示したＦ級増幅器の、出力側基本波・２次高調波整合回路１２と２次高調波反射回路１３とを同一回路で一体に構成したものであり、出力側基本波・２次高調波整合回路１２と２次高調波反射回路１３とを合わせた機能を備えている。
しかし、別の従来のＦ級増幅器においても、出力側基本波整合・２次高調波反射回路２４で、基本波整合の調整と、２次高調波負荷の調整とを独立して調整することは困難である。
【００１０】
［最適な負荷条件］
上述したように、Ｆ級増幅器は、デバイスから見た出力負荷を、偶数次高調波において短絡、奇数次高調波において開放とすることで高い効率を得るものであるが、実際には、トランジスタの有する様々な特性から、必ずしもその負荷条件において最も高い効率が得られるとは限らない。
たとえば、出力負荷を、偶数次高調波において開放、奇数次高調波において短絡とする逆Ｆ級増幅器と呼ばれる状態が最適となる場合や、Ｆ級増幅器と逆Ｆ級増幅器との中間の負荷条件が最適となる場合もある。
このように、高調波を利用した増幅器の整合回路を設計する際には、基本波負荷及び偶数次高調波、奇数次高調波の負荷を最適な条件に設定する必要がある。
【００１１】
［先行技術文献］
尚、Ｆ級増幅器に関する先行技術としては、特開平６−２０４７６４号公報（特許文献１）がある。
特許文献１には、電力整合回路において、トランジスタの出力端子Ａ点に、基本波の１／８波長の先端開放の伝送線路を接続し、これと並列に、Ａ点に１／８波長の伝送線路を接続し、伝送線路の先端Ｂ点に奇数次高調波の１／４波長の先端開放伝送線路を１種類以上接続し、更にＢ点に基本波整合回路を接続し構成として、多くの高調波に対して正確な短絡あるいは開放の処理を行うことができることが記載されている。
しかしながら、特許文献１では、偶数次高調波を短絡にすることはできるが、開放にすることはできず、負荷を短絡から開放まで自由に設定可能とするものではない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特開平６−２０４７６４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
しかしながら、従来のＦ級増幅器や逆Ｆ級増幅器のように高調波処理を利用した電力増幅器では、整合回路に、基本波成分、偶数次高調波、奇数次高調波の全てに対して同時に最適となる負荷を設定することは困難であり、また、各周波数成分に対する負荷を独立して調整することができないという問題点があった。
【００１４】
本発明は、上記実状に鑑みて為されたもので、各周波数成分に対して、短絡から開放までの範囲で最適な負荷をそれぞれ独立に設定することができ、高い電力変換効率を得ることができる電力増幅器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記従来例の問題点を解決するための本発明は、入力された高周波信号を増幅する増幅素子を有する電力増幅器であって、増幅素子から出力される高調波に負荷を与えて反射する高調波反射回路と、高調波反射回路の出力に接続され、高調波反射回路に対する後段の負荷の影響を分離する負荷分離回路と、負荷分離回路の出力に接続され、基本波について負荷整合をとる出力側基本波整合調整回路とを備え、負荷分離回路が、入力端子と、出力端子と、入力端子と出力端子との間に設けられた高調波の１／４波長の長さの第１の伝送線路と、第１の伝送線路と出力端子との間に接続された高調波の１／４波長の長さの第１の先端開放スタブとを備え、高調波反射回路が、入力端子と、出力端子と、入力端子と出力端子との間に設けられた高調波の整合回路と、整合回路と出力端子との間に接続された基本波の１／４波長の長さの第２の伝送線路と、第２の伝送線路に直列に接続された第２の先端開放スタブと、第２の伝送線路と第２の先端開放スタブとの間に接続された基本波の１／４波長の長さの第３の先端開放スタブとを備え、第２の先端開放スタブの長さが調整されることで、高調波の負荷を短絡から開放までの範囲で調整可能とすることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、入力された高周波信号を増幅する増幅素子を有する電力増幅器であって、増幅素子から出力される高調波に負荷を与えて反射する高調波反射回路と、高調波反射回路の出力に接続され、高調波反射回路に対する後段の負荷の影響を分離する負荷分離回路と、負荷分離回路の出力に接続され、基本波について負荷整合をとる出力側基本波整合調整回路とを備え、負荷分離回路が、入力端子と、出力端子と、入力端子と出力端子との間に設けられた高調波の１／４波長の長さの第１の伝送線路と、第１の伝送線路と出力端子との間に接続された高調波の１／４波長の長さの第１の先端開放スタブとを備え、高調波反射回路が、入力端子と、出力端子と、入力端子と出力端子との間に設けられた高調波の整合回路と、整合回路と出力端子との間に接続された基本波の１／４波長の長さの第２の伝送線路と、第２の伝送線路に直列に接続された第２の先端開放スタブと、第２の伝送線路と第２の先端開放スタブとの間に接続された基本波の１／４波長の長さの第３の先端開放スタブとを備え、第２の先端開放スタブの長さが調整されることで、高調波の負荷を短絡から開放までの範囲で調整可能とする電力増幅器としているので、高調波と基本波についてそれぞれ独立に負荷調整して最適な負荷条件とすることができ、増幅器の電力変換効率を向上させることができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の実施の形態に係る電力増幅器の構成ブロック図である。
【図２】出力側負荷分離回路５の回路図である。
【図３】出力側２次高調波反射回路４の回路図である。
【図４】出力側負荷分離回路５の別の構成を示す回路図である。
【図５】本電力増幅器の原理的構成を示す回路図である。
【図６】従来のＦ級増幅器の概略構成を示す構成ブロック図である。
【図７】別の従来のＦ級増幅器の概略構成を示す構成ブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
［発明の概要］
本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
本発明の実施の形態に係る電力増幅器は、トランジスタの出力に、２次高調波を反射すると共に２次高調波に対する負荷を設定する２次高調波反射回路と、設定された２次高調波負荷に対する後段の負荷の影響を分離する負荷分離回路と、基本波についてトランジスタと出力負荷との整合を取る基本波整合調整回路とを備えたものであり、２次高調波反射回路では基本波整合調整回路の影響を受けることなく２次高調波に対して最適な負荷となるよう負荷調整を行い、基本波整合調整回路では基本波のみに対して整合を調整することができ、２次高調波と基本波のそれぞれについて他方に影響を与えることなく最適な負荷調整を行って、電力変換効率を向上させることができるものである。
【００１９】
また、本発明の実施の形態に係る電力増幅器は、トランジスタの出力に、ｎ次高調波に対する負荷を設定して反射するｎ次高調波反射回路と、設定されたｎ次高調波に対する後段の負荷の影響を分離するｎ次負荷分離回路とから成るｎ次高調波処理回路を、ｎ次高調波、ｎ−１次高調波、…２次高調波に対応して備え、更に基本波についてトランジスタと出力負荷との整合を取る基本波整合調整回路を備えており、ｎ次、ｎ−１次、…２次の各高調波成分及び基本波について独立して最適な負荷調整を行うことができ、電力変換効率を向上させることができるものである。
【００２０】
［実施の形態に係る電力増幅器：図１］
本発明の実施の形態に係る電力増幅器について図１を用いて説明する。図１は、本発明の実施の形態に係る電力増幅器の構成ブロック図である。尚、ここでは、説明を簡単にするために、まず、高調波として２次高調波のみを考慮した構成について説明する。
図１に示すように、本電力増幅器は、入力端子１と、入力側基本波整合回路２と、トランジスタ３と、出力側２次高調波反射回路４と、出力側負荷分離回路５と、出力側基本波整合調整回路６と、出力端子７とを備えている。
【００２１】
各構成部分について説明する。
入力端子１と、入力側基本波整合回路２と、トランジスタ３と、出力端子７は、図６に示した従来のＦ級増幅器と同じであるため説明を省略する。
出力側２次高調波反射回路４は、本電力増幅器の特徴部分であって、２次高調波を最適な負荷条件で反射するものであり、２次高調波に対して最適な負荷を与える。
【００２２】
出力側負荷分離回路５は、本電力増幅器の特徴部分であり、出力側２次高調波反射回路４で設定された２次高調波負荷に対して、後段の回路が影響を与えないよう、また、２次高調波の負荷調節が後段における基本波整合に影響を与えないよう分離するものである。
出力側基本波整合調整回路６は、基本波について、出力端子に接続される出力負荷とトランジスタ３との負荷整合を取る。
【００２３】
［出力側負荷分離回路５：図２］
次に、出力側負荷分離回路５の回路構成について図２を用いて説明する。図２は、出力側負荷分離回路５の回路図である。
図２に示すように、出力側負荷分離回路５は、入力端子１４と、伝送線路１６と、先端開放スタブ１７と、出力端子１５とを備えている。
伝送線路１６及び先端開放スタブ１７は、基本波の波長をλとするとλ／８の長さを備えている。
【００２４】
そして、伝送線路１６と先端開放スタブ１７は、基本波に対してλ／８の長さを持つため、出力端子１５にどのような負荷が接続されても、２次高調波については、Ｂ点の負荷は０であり、Ａ点における負荷は無限大となる。このため、２次高調波は、出力側負荷分離回路５の後段に接続される負荷によらず、常に出力側負荷分離回路５の入力端子１４からみた負荷は無限大となる。
【００２５】
また、出力側負荷分離回路５は、基本波については出力側基本波整合調整回路６のプリマッチ回路として動作する。
広帯域でインピーダンス整合を取る場合には、Ｑ値を低く抑えるように、出力側負荷分離回路５の各伝送線路の特性インピーダンスを選択する。
【００２６】
［出力側２次高調波反射回路４：図３］
次に、出力側２次高調波反射回路４について図３を用いて説明する。図３は、出力側２次高調波反射回路４の回路図である。
図３に示すように、出力側２次高調波反射回路４は、入力端子１８と、整合回路２０と、伝送線路２１と、先端開放スタブ２２と、先端開放スタブ２３と、出力端子１９とを備えている。
【００２７】
伝送線路２１と、先端開放スタブ２２とは、基本波の波長をλとすると、λ／４の長さを備えている。
また、先端開放スタブ２３は、任意の長さＬを備えている。
【００２８】
整合回路２０は、２次高調波においてトランジスタ３の出力の２次高調波負荷インピーダンスと、整合回路２０以降の回路との整合を取る回路である。
また、整合回路２０は、基本波に対してはプリマッチ回路として動作する。
【００２９】
伝送線路２１及び先端開放スタブ２２，２３の特性インピーダンスは、整合回路２０によるインピーダンス変換によって基本波のＱ値が高くなりすぎないように、２次高調波負荷と基本波負荷との関係に応じて、任意に設定されるようになっている。
【００３０】
出力側２次高調波反射回路４の動作について説明する。
伝送線路２１は、基本波に対してλ／４の長さであるため、２次高調波については、Ｄ点の負荷と、Ｃ点から伝送線路２１側をみた負荷ＺC21は同じになる（ＺC＝ＺC21）。
また、先端開放スタブ２２は、基本波に対してλ／４の長さであるため、２次高調波については、Ｄ点での先端開放スタブ２２側の負荷は無限大となり、先端開放スタブ２２の負荷はＤ点に影響しない。
そのため、Ｄ点における２次高調波の負荷は、先端開放スタブ２３の長さＬによって決まる。
【００３１】
Ｃ点での負荷は、伝送線路２１側の負荷と出力側２次高調波反射回路４の出力に接続される負荷ＺAとの合成となる。
出力端子１９に、上述した出力側負荷分離回路５を接続することにより、負荷ＺAが２次高調波においては無限大となるため、Ｃ点における２次高調波の負荷はＺC＝ＺDとなり後段の負荷の影響を受けない。
これにより、先端開放スタブ２３の長さＬを変化させることで、後段の回路負荷に関係なく、２次高調波負荷を短絡から開放まで調整することができるものである。
ここで、２次高調波負荷を短絡とする場合の先端開放スタブ２３の長さをＬ1、開放とする場合の長さをＬ2とすると、Ｌの可変範囲は、Ｌ1＜Ｌ2の場合Ｌ1≦Ｌ≦Ｌ2、Ｌ2＜Ｌ1の場合Ｌ2≦Ｌ≦Ｌ1となる。
【００３２】
基本波については、先端開放スタブ２２が基本波に対してλ／４の長さであるため、先端開放スタブ２３の長さによらず、Ｄ点の負荷は常に０となる。
また、伝送線路２１が基本波に対しλ／４の長さであるため、Ｃ点における伝送線路２１側の負荷は無限大となり、先端開放スタブ２３の長さＬを変更しても、基本波の負荷は変化しない。
すなわち、出力側２次高調波反射回路４と出力側負荷分離回路５は、基本波についてはプリマッチ回路となるものである。
【００３３】
［別の構成：図４］
出力側負荷分離回路５の別の構成について図４を用いて説明する。図４は、出力側負荷分離回路５の別の構成を示す回路図である。
図４に示すように、別の出力側負荷分離回路５は、先端開放スタブ２２が接続されたＤ点と先端開放スタブ２３との間に、伝送線路２１と先端開放スタブ２３との負荷整合をとる整合回路２５を備えている。
図３の構成において、整合回路２０で、２次高調波について、伝送線路２１と先端開放スタブ２３との負荷整合が十分にとれない場合には、整合回路２５によって負荷調整を行うようにしている。
【００３４】
［基本波成分の整合］
基本波成分におけるトランジスタ３と出力負荷との整合について説明する。
基本波成分について、出力側２次高調波反射回路４、出力側負荷分離回路５及び出力側基本波整合調整回路６の負荷の合成で、出力側基本波整合調整回路６において出力端子７に接続される出力負荷とトランジスタ３との負荷整合を取る。
【００３５】
このとき、調整された２次高調波負荷は、出力側負荷分離回路５によって、出力側負荷分離回路５以降の回路の負荷の影響を受けないため、基本波成分の整合を調整するために出力側基本波整合調整回路６を調整しても、出力側２次高調波反射回路４で設定した２次高調波負荷には影響を与えることなく、独立して基本波整合を調整することができるものである。
【００３６】
また、入力側バイアス、出力側バイアスはそれぞれ任意の回路から印加することが可能である。ただし、バイアス回路は基本波及び２次高調波に対し、影響を与えないもの、もしくは整合回路の一部として機能するものとする。
【００３７】
［本電力増幅器の原理的構成：図５］
次に、本電力増幅器の原理的構成について図５を用いて説明する。図５は、本電力増幅器の原理的構成を示す回路図である。
図５に示すように、本電力増幅器の原理的構成は、トランジスタ３の入力側に、入力負荷とトランジスタとの負荷整合を取る入力側基本波整合回路２が接続され、トランジスタ３の出力側には、ｎ次（ｎは３以上の整数）〜２次高調波について、後段の回路の負荷とは独立して負荷調整を行って反射する複数の高調波処理回路と、出力側基本波整合調整回路６とが直列に接続されている。図５の例では、ｎ−１個の高調波処理回路を備えている。
【００３８】
ｎ次高調波処理回路は、ｎ次高調波について整合をとり、反射する出力側ｎ次高調波反射回路８と、後段の負荷の影響を分離する出力側ｎ次負荷分離回路９とから成る。
出力側ｎ次高調波反射回路８の構成は、図３に示した出力側２次高調波反射回路４と同様の構成であり、先端開放スタブ２３の長さは、ｎ次高調波の負荷条件が最適となるＬとしている。
【００３９】
また、出力側ｎ次負荷分離回路９は、図２に示した出力側負荷分離回路５と同様の構成であるが、伝送線路１６及び先端開放スタブ１７の長さは、ｎ次高調波の波長の１／４の長さとしている。
【００４０】
また、ｎ−１次高調波処理回路は、ｎ−１次高調波について整合をとり、反射する出力側ｎ−１次高調波反射回路１０と、後段の負荷の影響を分離する出力側ｎ−１次負荷分離回路１１とから成る。
以下同様に、各次数の高調波について、出力側高調波反射回路と出力側負荷分離回路とを備えた高調波処理回路を備え、２次高調波処理回路の出力側負荷分離回路が出力側基本波整合調整回路６に接続された構成となっている。
【００４１】
これにより、ｎ〜２次の各次数の高調波を、それぞれ後段の負荷の影響を受けることなく、且つ各高調波より低い周波数の負荷（後段で調節される）に対して影響を与えることなく、各々独立して、短絡から開放までの範囲で負荷条件の最適化を行うことができるものである。
【００４２】
そして、基本波における、トランジスタ３と出力端子７に接続される出力負荷との負荷の整合を取るよう、出力側基本波整合調整回路６の負荷を最適化する。
本電力増幅器では、このようにして、基本波及びｎ次までの高調波の負荷をそれぞれ独立に最適化し、高効率を得ることができるものである。
【００４３】
上記構成では、出力側のみに高調波反射回路及び負荷分離回路、基本波整合調整回路を接続しているが、入力側についても、同様の構成で入力側高調波反射回路及び入力側負荷分離回路、入力側基本波整合調整回路を接続することで、入力側高調波負荷と入力側基本波整合を独立に最適化することができる。
また、高調波反射回路、負荷分離回路の高調波次数は必ずしもトランジスタ側から高い次数の順でなくてもよいし、偶数次のみ、又は奇数次のみについて高調波処理回路を設けることも可能である。
【００４４】
［実施の形態の効果］
本実施の形態に係る電力増幅器によれば、トランジスタ３の出力に、２次高調波に負荷を与え反射する出力側２次高調波反射回路４と、後段の回路の負荷が２次高調波負荷に影響を与えないよう分離する出力側負荷分離回路５と、基本波についてトランジスタ３と出力負荷との負荷整合をとる出力側基本波整合調整回路６とを備えた電力増幅器としているので、基本波整合の調整の影響を受けずに２次高調波の負荷条件を最適に設定することができると共に、２次高調波の負荷の影響を受けずに基本波の整合を調整でき、２次高調波と基本波をそれぞれ独立して最適な負荷に調整することができ、電力変換効率を向上させることができる効果がある。
【００４５】
また、本電力増幅器によれば、トランジスタ３の出力に、ｎ次高調波に対する負荷を設定して反射するｎ次高調波反射回路８と、設定されたｎ次高調波に対する後段の負荷の影響を分離するｎ次負荷分離回路９とから成るｎ次高調波処理回路を、ｎ次高調波、ｎ−１次高調波、…２次高調波に対応して備え、更に基本波についてトランジスタと出力負荷との整合を取る基本波整合調整回路６を備えており、ｎ次、ｎ−１次、…２次の各高調波成分及び基本波について独立して最適な負荷調整を行うことができ、電力変換効率を向上させることができるものである。
【産業上の利用可能性】
【００４６】
本発明は、高調波処理を利用して電力変換効率を向上させることができる電力増幅器に適している。
【符号の説明】
【００４７】
１…入力端子、 ２…入力側基本波整合回路、 ３…ＦＥＴ、 ４…出力側２次高調波反射回路、 ５…出力側負荷分離回路、 ６…出力側基本波整合調整回路、 ７…出力端子、 ８…出力側ｎ次高調波反射回路、 ９…出力側ｎ次負荷分離回路、 １０…出力側ｎ−１次高調波反射回路、 １１…出力側ｎ−１次負荷分離回路、 １２…出力側基本波・２次高調波整合回路、 １３…２次高調波反射回路、 １４…入力端子、 １５…出力端子、 １６…伝送線路、 １７…先端開放スタブ、 １８…入力端子、 １９…出力端子、２０…整合回路、 ２１…伝送線路、 ２２…先端開放スタブ、 ２３…先端開放スタブ、 ２４…出力側基本波整合・２次高調波反射回路、 ２５…整合回路
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高周波信号を増幅する電力増幅器に係り、特に電力変換効率を向上させることができる電力増幅器に関する。
【背景技術】
【０００２】
［先行技術の説明］
送信用電力増幅器は、高周波信号を所要の送信出力に増幅するものであり、ほとんどの無線機において最も多くの電力を消費する部分である。
電力増幅器が消費する電力は、高周波出力に変換されるだけでなく、内部損失となる熱として放出される。
そのため、発熱量を低減して消費電力の低減や信頼性の向上を図るために、電力増幅器の電力変換効率を上げて、無駄な内部損失を抑えることが要求されている。
この要求に応えるために、種々の高効率動作方式を取り入れた増幅器があり、例えば高調波処理を利用したＦ級増幅器がある。
【０００３】
［従来のＦ級増幅器］
従来のＦ級増幅器について簡単に説明する。
Ｆ級増幅器は、能動素子であるＦＥＴ（Field Effect Transistor；電界効果トランジスタ、増幅素子）のドレイン端子に高調波反射回路を接続して、デバイスから見た出力負荷インピーダンスを、偶数次高調波周波数において短絡、奇数次高調波周波数において開放とすることで、ＦＥＴのドレイン電圧とドレイン電流の波形が重ならないようにしたものである。
【０００４】
これにより、ＦＥＴの動作としては、ドレイン電流が流れているときにドレイン電圧がゼロとなり、逆にドレイン電圧が印加されているときにドレイン電流がゼロとなるので、ドレイン端子とソース端子間の消費電力を常にゼロの状態にすることができる。
すなわち、理想的にはＦＥＴのドレイン電圧とドレイン電流の時間波形が重なっていない状態として、ＦＥＴで消費する電力をゼロにすることができ、内部損失を抑えることができるものである。
【０００５】
［従来のＦ級増幅器の構成：図６］
従来のＦ級増幅器の構成について図６を用いて説明する。図６は、従来のＦ級増幅器の概略構成を示す構成ブロック図である。ここでは、高調波成分を２次まで考慮した場合の回路を示している。
図６に示すように、従来のＦ級増幅器は、入力端子１と、入力側基本波整合回路２と、トランジスタ３と、出力側基本波・２次高調波整合回路１２と、２次高調波反射回路１３と、出力端子７とを備えている。
入力側基本波整合回路２は、基本波について、入力負荷とトランジスタ３との間の負荷整合を取る。
トランジスタ３は、入力電力を増幅する。
出力側基本波・２次高調波整合回路１２は、基本波及び２次高調波について、トランジスタ３の出力と２次高調波反射回路１３との間の負荷整合を取る。
２次高調波反射回路１３は、２次高調波を反射する。
【０００６】
上記Ｆ級増幅器の動作について説明する。
上記構成のＦ級増幅器では、入力端子１から入力した基本波は、入力側基本波入力回路２を通ってトランジスタ３へ入力される。トランジスタ３から出力された基本波と２次高調波は、出力側基本波・２次高調波整合回路１２を通り、２次高調波反射回路１３に入力される。
【０００７】
２次高調波反射回路１３は、２次高調波については反射回路として機能し、基本波については伝送線路として機能する。
そのため、２次高調波反射回路１３によって適切な負荷を与えることで、トランジスタ３の出力から見た２次高調波負荷は短絡となる。２次高調波反射回路１３から出力された基本波は出力端子７より出力される。
このようにして従来のＦ級増幅器の動作が行われる。
【０００８】
上記構成のＦ級増幅器においては、出力側基本波・２次高調波整合回路１２は、基本波と２次高調波の両方に対して、トランジスタ３と２次高調波反射回路１３との負荷整合を取らねばならないため、設計が困難である。
また、基本波整合の調整を行う場合、同時に２次高調波の整合が崩れてしまうため、トランジスタ３の出力から見た２次高調波負荷も変わってしまう。
より高次の高調波を考慮した場合にも同様である。
【０００９】
［別の従来のＦ級増幅器の構成：図７］
別の従来のＦ級増幅器の構成について図７を用いて説明する。図７は、別の従来のＦ級増幅器の概略構成を示す構成ブロック図である。
図７に示すように、別の従来のＦ級増幅器は、入力端子１と、入力側基本波整合回路２と、トランジスタ３と、出力側基本波整合・２次高調波反射回路２４と、出力端子７とを備えている。
出力側基本波整合・２次高調波反射回路２４は、図６に示したＦ級増幅器の、出力側基本波・２次高調波整合回路１２と２次高調波反射回路１３とを同一回路で一体に構成したものであり、出力側基本波・２次高調波整合回路１２と２次高調波反射回路１３とを合わせた機能を備えている。
しかし、別の従来のＦ級増幅器においても、出力側基本波整合・２次高調波反射回路２４で、基本波整合の調整と、２次高調波負荷の調整とを独立して調整することは困難である。
【００１０】
［最適な負荷条件］
上述したように、Ｆ級増幅器は、デバイスから見た出力負荷を、偶数次高調波において短絡、奇数次高調波において開放とすることで高い効率を得るものであるが、実際には、トランジスタの有する様々な特性から、必ずしもその負荷条件において最も高い効率が得られるとは限らない。
たとえば、出力負荷を、偶数次高調波において開放、奇数次高調波において短絡とする逆Ｆ級増幅器と呼ばれる状態が最適となる場合や、Ｆ級増幅器と逆Ｆ級増幅器との中間の負荷条件が最適となる場合もある。
このように、高調波を利用した増幅器の整合回路を設計する際には、基本波負荷及び偶数次高調波、奇数次高調波の負荷を最適な条件に設定する必要がある。
【００１１】
［先行技術文献］
尚、Ｆ級増幅器に関する先行技術としては、特開平６−２０４７６４号公報（特許文献１）がある。
特許文献１には、電力整合回路において、トランジスタの出力端子Ａ点に、基本波の１／８波長の先端開放の伝送線路を接続し、これと並列に、Ａ点に１／８波長の伝送線路を接続し、伝送線路の先端Ｂ点に奇数次高調波の１／４波長の先端開放伝送線路を１種類以上接続し、更にＢ点に基本波整合回路を接続し構成として、多くの高調波に対して正確な短絡あるいは開放の処理を行うことができることが記載されている。
しかしながら、特許文献１では、偶数次高調波を短絡にすることはできるが、開放にすることはできず、負荷を短絡から開放まで自由に設定可能とするものではない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特開平６−２０４７６４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
しかしながら、従来のＦ級増幅器や逆Ｆ級増幅器のように高調波処理を利用した電力増幅器では、整合回路に、基本波成分、偶数次高調波、奇数次高調波の全てに対して同時に最適となる負荷を設定することは困難であり、また、各周波数成分に対する負荷を独立して調整することができないという問題点があった。
【００１４】
本発明は、上記実状に鑑みて為されたもので、各周波数成分に対して、短絡から開放までの範囲で最適な負荷をそれぞれ独立に設定することができ、高い電力変換効率を得ることができる電力増幅器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記従来例の問題点を解決するための本発明は、入力された高周波信号を増幅する増幅素子を有する電力増幅器であって、増幅素子から出力される高調波に負荷を与えて反射する高調波反射回路と、高調波反射回路の出力に接続され、高調波反射回路に対する後段の負荷の影響を分離する負荷分離回路と、負荷分離回路の出力に接続され、基本波について負荷整合をとる出力側基本波整合調整回路とを備え、負荷分離回路が、入力端子と、出力端子と、入力端子と出力端子との間に設けられた高調波の１／４波長の長さの第１の伝送線路と、第１の伝送線路と出力端子との間に接続された高調波の１／４波長の長さの第１の先端開放スタブとを備え、高調波反射回路が、入力端子と、出力端子と、入力端子と出力端子との間に設けられた高調波の整合回路と、整合回路と出力端子との間に接続された基本波の１／４波長の長さの第２の伝送線路と、第２の伝送線路に直列に接続された第２の先端開放スタブと、第２の伝送線路と第２の先端開放スタブとの間に接続された基本波の１／４波長の長さの第３の先端開放スタブとを備え、第２の先端開放スタブの長さが調整されることで、高調波の負荷を短絡から開放までの範囲で調整可能とすることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、入力された高周波信号を増幅する増幅素子を有する電力増幅器であって、増幅素子から出力される高調波に負荷を与えて反射する高調波反射回路と、高調波反射回路の出力に接続され、高調波反射回路に対する後段の負荷の影響を分離する負荷分離回路と、負荷分離回路の出力に接続され、基本波について負荷整合をとる出力側基本波整合調整回路とを備え、負荷分離回路が、入力端子と、出力端子と、入力端子と出力端子との間に設けられた高調波の１／４波長の長さの第１の伝送線路と、第１の伝送線路と出力端子との間に接続された高調波の１／４波長の長さの第１の先端開放スタブとを備え、高調波反射回路が、入力端子と、出力端子と、入力端子と出力端子との間に設けられた高調波の整合回路と、整合回路と出力端子との間に接続された基本波の１／４波長の長さの第２の伝送線路と、第２の伝送線路に直列に接続された第２の先端開放スタブと、第２の伝送線路と第２の先端開放スタブとの間に接続された基本波の１／４波長の長さの第３の先端開放スタブとを備え、第２の先端開放スタブの長さが調整されることで、高調波の負荷を短絡から開放までの範囲で調整可能とする電力増幅器としているので、高調波と基本波についてそれぞれ独立に負荷調整して最適な負荷条件とすることができ、増幅器の電力変換効率を向上させることができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の実施の形態に係る電力増幅器の構成ブロック図である。
【図２】出力側負荷分離回路５の回路図である。
【図３】出力側２次高調波反射回路４の回路図である。
【図４】出力側負荷分離回路５の別の構成を示す回路図である。
【図５】本電力増幅器の原理的構成を示す回路図である。
【図６】従来のＦ級増幅器の概略構成を示す構成ブロック図である。
【図７】別の従来のＦ級増幅器の概略構成を示す構成ブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
［発明の概要］
本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
本発明の実施の形態に係る電力増幅器は、トランジスタの出力に、２次高調波を反射すると共に２次高調波に対する負荷を設定する２次高調波反射回路と、設定された２次高調波負荷に対する後段の負荷の影響を分離する負荷分離回路と、基本波についてトランジスタと出力負荷との整合を取る基本波整合調整回路とを備えたものであり、２次高調波反射回路では基本波整合調整回路の影響を受けることなく２次高調波に対して最適な負荷となるよう負荷調整を行い、基本波整合調整回路では基本波のみに対して整合を調整することができ、２次高調波と基本波のそれぞれについて他方に影響を与えることなく最適な負荷調整を行って、電力変換効率を向上させることができるものである。
【００１９】
また、本発明の実施の形態に係る電力増幅器は、トランジスタの出力に、ｎ次高調波に対する負荷を設定して反射するｎ次高調波反射回路と、設定されたｎ次高調波に対する後段の負荷の影響を分離するｎ次負荷分離回路とから成るｎ次高調波処理回路を、ｎ次高調波、ｎ−１次高調波、…２次高調波に対応して備え、更に基本波についてトランジスタと出力負荷との整合を取る基本波整合調整回路を備えており、ｎ次、ｎ−１次、…２次の各高調波成分及び基本波について独立して最適な負荷調整を行うことができ、電力変換効率を向上させることができるものである。
【００２０】
［実施の形態に係る電力増幅器：図１］
本発明の実施の形態に係る電力増幅器について図１を用いて説明する。図１は、本発明の実施の形態に係る電力増幅器の構成ブロック図である。尚、ここでは、説明を簡単にするために、まず、高調波として２次高調波のみを考慮した構成について説明する。
図１に示すように、本電力増幅器は、入力端子１と、入力側基本波整合回路２と、トランジスタ３と、出力側２次高調波反射回路４と、出力側負荷分離回路５と、出力側基本波整合調整回路６と、出力端子７とを備えている。
【００２１】
各構成部分について説明する。
入力端子１と、入力側基本波整合回路２と、トランジスタ３と、出力端子７は、図６に示した従来のＦ級増幅器と同じであるため説明を省略する。
出力側２次高調波反射回路４は、本電力増幅器の特徴部分であって、２次高調波を最適な負荷条件で反射するものであり、２次高調波に対して最適な負荷を与える。
【００２２】
出力側負荷分離回路５は、本電力増幅器の特徴部分であり、出力側２次高調波反射回路４で設定された２次高調波負荷に対して、後段の回路が影響を与えないよう、また、２次高調波の負荷調節が後段における基本波整合に影響を与えないよう分離するものである。
出力側基本波整合調整回路６は、基本波について、出力端子に接続される出力負荷とトランジスタ３との負荷整合を取る。
【００２３】
［出力側負荷分離回路５：図２］
次に、出力側負荷分離回路５の回路構成について図２を用いて説明する。図２は、出力側負荷分離回路５の回路図である。
図２に示すように、出力側負荷分離回路５は、入力端子１４と、伝送線路１６と、先端開放スタブ１７と、出力端子１５とを備えている。
伝送線路１６及び先端開放スタブ１７は、基本波の波長をλとするとλ／８の長さを備えている。
【００２４】
そして、伝送線路１６と先端開放スタブ１７は、基本波に対してλ／８の長さを持つため、出力端子１５にどのような負荷が接続されても、２次高調波については、Ｂ点の負荷は０であり、Ａ点における負荷は無限大となる。このため、２次高調波は、出力側負荷分離回路５の後段に接続される負荷によらず、常に出力側負荷分離回路５の入力端子１４からみた負荷は無限大となる。
【００２５】
また、出力側負荷分離回路５は、基本波については出力側基本波整合調整回路６のプリマッチ回路として動作する。
広帯域でインピーダンス整合を取る場合には、Ｑ値を低く抑えるように、出力側負荷分離回路５の各伝送線路の特性インピーダンスを選択する。
【００２６】
［出力側２次高調波反射回路４：図３］
次に、出力側２次高調波反射回路４について図３を用いて説明する。図３は、出力側２次高調波反射回路４の回路図である。
図３に示すように、出力側２次高調波反射回路４は、入力端子１８と、整合回路２０と、伝送線路２１と、先端開放スタブ２２と、先端開放スタブ２３と、出力端子１９とを備えている。
【００２７】
伝送線路２１と、先端開放スタブ２２とは、基本波の波長をλとすると、λ／４の長さを備えている。
また、先端開放スタブ２３は、任意の長さＬを備えている。
【００２８】
整合回路２０は、２次高調波においてトランジスタ３の出力の２次高調波負荷インピーダンスと、整合回路２０以降の回路との整合を取る回路である。
また、整合回路２０は、基本波に対してはプリマッチ回路として動作する。
【００２９】
伝送線路２１及び先端開放スタブ２２，２３の特性インピーダンスは、整合回路２０によるインピーダンス変換によって基本波のＱ値が高くなりすぎないように、２次高調波負荷と基本波負荷との関係に応じて、任意に設定されるようになっている。
【００３０】
出力側２次高調波反射回路４の動作について説明する。
伝送線路２１は、基本波に対してλ／４の長さであるため、２次高調波については、Ｄ点の負荷と、Ｃ点から伝送線路２１側をみた負荷ＺC21は同じになる（ＺC＝ＺC21）。
また、先端開放スタブ２２は、基本波に対してλ／４の長さであるため、２次高調波については、Ｄ点での先端開放スタブ２２側の負荷は無限大となり、先端開放スタブ２２の負荷はＤ点に影響しない。
そのため、Ｄ点における２次高調波の負荷は、先端開放スタブ２３の長さＬによって決まる。
【００３１】
Ｃ点での負荷は、伝送線路２１側の負荷と出力側２次高調波反射回路４の出力に接続される負荷ＺAとの合成となる。
出力端子１９に、上述した出力側負荷分離回路５を接続することにより、負荷ＺAが２次高調波においては無限大となるため、Ｃ点における２次高調波の負荷はＺC＝ＺDとなり後段の負荷の影響を受けない。
これにより、先端開放スタブ２３の長さＬを変化させることで、後段の回路負荷に関係なく、２次高調波負荷を短絡から開放まで調整することができるものである。
ここで、２次高調波負荷を短絡とする場合の先端開放スタブ２３の長さをＬ1、開放とする場合の長さをＬ2とすると、Ｌの可変範囲は、Ｌ1＜Ｌ2の場合Ｌ1≦Ｌ≦Ｌ2、Ｌ2＜Ｌ1の場合Ｌ2≦Ｌ≦Ｌ1となる。
【００３２】
基本波については、先端開放スタブ２２が基本波に対してλ／４の長さであるため、先端開放スタブ２３の長さによらず、Ｄ点の負荷は常に０となる。
また、伝送線路２１が基本波に対しλ／４の長さであるため、Ｃ点における伝送線路２１側の負荷は無限大となり、先端開放スタブ２３の長さＬを変更しても、基本波の負荷は変化しない。
すなわち、出力側２次高調波反射回路４と出力側負荷分離回路５は、基本波についてはプリマッチ回路となるものである。
【００３３】
［別の構成：図４］
出力側負荷分離回路５の別の構成について図４を用いて説明する。図４は、出力側負荷分離回路５の別の構成を示す回路図である。
図４に示すように、別の出力側負荷分離回路５は、先端開放スタブ２２が接続されたＤ点と先端開放スタブ２３との間に、伝送線路２１と先端開放スタブ２３との負荷整合をとる整合回路２５を備えている。
図３の構成において、整合回路２０で、２次高調波について、伝送線路２１と先端開放スタブ２３との負荷整合が十分にとれない場合には、整合回路２５によって負荷調整を行うようにしている。
【００３４】
［基本波成分の整合］
基本波成分におけるトランジスタ３と出力負荷との整合について説明する。
基本波成分について、出力側２次高調波反射回路４、出力側負荷分離回路５及び出力側基本波整合調整回路６の負荷の合成で、出力側基本波整合調整回路６において出力端子７に接続される出力負荷とトランジスタ３との負荷整合を取る。
【００３５】
このとき、調整された２次高調波負荷は、出力側負荷分離回路５によって、出力側負荷分離回路５以降の回路の負荷の影響を受けないため、基本波成分の整合を調整するために出力側基本波整合調整回路６を調整しても、出力側２次高調波反射回路４で設定した２次高調波負荷には影響を与えることなく、独立して基本波整合を調整することができるものである。
【００３６】
また、入力側バイアス、出力側バイアスはそれぞれ任意の回路から印加することが可能である。ただし、バイアス回路は基本波及び２次高調波に対し、影響を与えないもの、もしくは整合回路の一部として機能するものとする。
【００３７】
［本電力増幅器の原理的構成：図５］
次に、本電力増幅器の原理的構成について図５を用いて説明する。図５は、本電力増幅器の原理的構成を示す回路図である。
図５に示すように、本電力増幅器の原理的構成は、トランジスタ３の入力側に、入力負荷とトランジスタとの負荷整合を取る入力側基本波整合回路２が接続され、トランジスタ３の出力側には、ｎ次（ｎは３以上の整数）〜２次高調波について、後段の回路の負荷とは独立して負荷調整を行って反射する複数の高調波処理回路と、出力側基本波整合調整回路６とが直列に接続されている。図５の例では、ｎ−１個の高調波処理回路を備えている。
【００３８】
ｎ次高調波処理回路は、ｎ次高調波について整合をとり、反射する出力側ｎ次高調波反射回路８と、後段の負荷の影響を分離する出力側ｎ次負荷分離回路９とから成る。
出力側ｎ次高調波反射回路８の構成は、図３に示した出力側２次高調波反射回路４と同様の構成であり、先端開放スタブ２３の長さは、ｎ次高調波の負荷条件が最適となるＬとしている。
【００３９】
また、出力側ｎ次負荷分離回路９は、図２に示した出力側負荷分離回路５と同様の構成であるが、伝送線路１６及び先端開放スタブ１７の長さは、ｎ次高調波の波長の１／４の長さとしている。
【００４０】
また、ｎ−１次高調波処理回路は、ｎ−１次高調波について整合をとり、反射する出力側ｎ−１次高調波反射回路１０と、後段の負荷の影響を分離する出力側ｎ−１次負荷分離回路１１とから成る。
以下同様に、各次数の高調波について、出力側高調波反射回路と出力側負荷分離回路とを備えた高調波処理回路を備え、２次高調波処理回路の出力側負荷分離回路が出力側基本波整合調整回路６に接続された構成となっている。
【００４１】
これにより、ｎ〜２次の各次数の高調波を、それぞれ後段の負荷の影響を受けることなく、且つ各高調波より低い周波数の負荷（後段で調節される）に対して影響を与えることなく、各々独立して、短絡から開放までの範囲で負荷条件の最適化を行うことができるものである。
【００４２】
そして、基本波における、トランジスタ３と出力端子７に接続される出力負荷との負荷の整合を取るよう、出力側基本波整合調整回路６の負荷を最適化する。
本電力増幅器では、このようにして、基本波及びｎ次までの高調波の負荷をそれぞれ独立に最適化し、高効率を得ることができるものである。
【００４３】
上記構成では、出力側のみに高調波反射回路及び負荷分離回路、基本波整合調整回路を接続しているが、入力側についても、同様の構成で入力側高調波反射回路及び入力側負荷分離回路、入力側基本波整合調整回路を接続することで、入力側高調波負荷と入力側基本波整合を独立に最適化することができる。
また、高調波反射回路、負荷分離回路の高調波次数は必ずしもトランジスタ側から高い次数の順でなくてもよいし、偶数次のみ、又は奇数次のみについて高調波処理回路を設けることも可能である。
【００４４】
［実施の形態の効果］
本実施の形態に係る電力増幅器によれば、トランジスタ３の出力に、２次高調波に負荷を与え反射する出力側２次高調波反射回路４と、後段の回路の負荷が２次高調波負荷に影響を与えないよう分離する出力側負荷分離回路５と、基本波についてトランジスタ３と出力負荷との負荷整合をとる出力側基本波整合調整回路６とを備えた電力増幅器としているので、基本波整合の調整の影響を受けずに２次高調波の負荷条件を最適に設定することができると共に、２次高調波の負荷の影響を受けずに基本波の整合を調整でき、２次高調波と基本波をそれぞれ独立して最適な負荷に調整することができ、電力変換効率を向上させることができる効果がある。
【００４５】
また、本電力増幅器によれば、トランジスタ３の出力に、ｎ次高調波に対する負荷を設定して反射するｎ次高調波反射回路８と、設定されたｎ次高調波に対する後段の負荷の影響を分離するｎ次負荷分離回路９とから成るｎ次高調波処理回路を、ｎ次高調波、ｎ−１次高調波、…２次高調波に対応して備え、更に基本波についてトランジスタと出力負荷との整合を取る基本波整合調整回路６を備えており、ｎ次、ｎ−１次、…２次の各高調波成分及び基本波について独立して最適な負荷調整を行うことができ、電力変換効率を向上させることができるものである。
【産業上の利用可能性】
【００４６】
本発明は、高調波処理を利用して電力変換効率を向上させることができる電力増幅器に適している。
【符号の説明】
【００４７】
１…入力端子、 ２…入力側基本波整合回路、 ３…ＦＥＴ、 ４…出力側２次高調波反射回路、 ５…出力側負荷分離回路、 ６…出力側基本波整合調整回路、 ７…出力端子、 ８…出力側ｎ次高調波反射回路、 ９…出力側ｎ次負荷分離回路、 １０…出力側ｎ−１次高調波反射回路、 １１…出力側ｎ−１次負荷分離回路、 １２…出力側基本波・２次高調波整合回路、 １３…２次高調波反射回路、 １４…入力端子、 １５…出力端子、 １６…伝送線路、 １７…先端開放スタブ、 １８…入力端子、 １９…出力端子、２０…整合回路、 ２１…伝送線路、 ２２…先端開放スタブ、 ２３…先端開放スタブ、 ２４…出力側基本波整合・２次高調波反射回路、 ２５…整合回路
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力された高周波信号を増幅する増幅素子を有する電力増幅器であって、
前記増幅素子から出力される高調波に負荷を与えて反射する高調波反射回路と、
前記高調波反射回路の出力に接続され、前記高調波反射回路に対する後段の負荷の影響を分離する負荷分離回路と、
前記負荷分離回路の出力に接続され、基本波について負荷整合をとる出力側基本波整合調整回路とを備え、
前記負荷分離回路が、入力端子と、出力端子と、前記入力端子と前記出力端子との間に設けられた前記高調波の１／４波長の長さの第１の伝送線路と、前記第１の伝送線路と前記出力端子との間に接続された前記高調波の１／４波長の長さの第１の先端開放スタブとを備え、
前記高調波反射回路が、入力端子と、出力端子と、前記入力端子と前記出力端子との間に設けられた前記高調波の整合回路と、前記整合回路と前記出力端子との間に接続された前記基本波の１／４波長の長さの第２の伝送線路と、前記第２の伝送線路に直列に接続された第２の先端開放スタブと、前記第２の伝送線路と前記第２の先端開放スタブとの間に接続された前記基本波の１／４波長の長さの第３の先端開放スタブとを備え、前記第２の先端開放スタブの長さが調整されることで、前記高調波の負荷を短絡から開放までの範囲で調整可能とすることを特徴とする電力増幅器。
【請求項１】
入力された高周波信号を増幅する増幅素子を有する電力増幅器であって、
前記増幅素子から出力される高調波に負荷を与えて反射する高調波反射回路と、
前記高調波反射回路の出力に接続され、前記高調波反射回路に対する後段の負荷の影響を分離する負荷分離回路と、
前記負荷分離回路の出力に接続され、基本波について負荷整合をとる出力側基本波整合調整回路とを備え、
前記負荷分離回路が、入力端子と、出力端子と、前記入力端子と前記出力端子との間に設けられた前記高調波の１／４波長の長さの第１の伝送線路と、前記第１の伝送線路と前記出力端子との間に接続された前記高調波の１／４波長の長さの第１の先端開放スタブとを備え、
前記高調波反射回路が、入力端子と、出力端子と、前記入力端子と前記出力端子との間に設けられた前記高調波の整合回路と、前記整合回路と前記出力端子との間に接続された前記基本波の１／４波長の長さの第２の伝送線路と、前記第２の伝送線路に直列に接続された第２の先端開放スタブと、前記第２の伝送線路と前記第２の先端開放スタブとの間に接続された前記基本波の１／４波長の長さの第３の先端開放スタブとを備え、前記第２の先端開放スタブの長さが調整されることで、前記高調波の負荷を短絡から開放までの範囲で調整可能とすることを特徴とする電力増幅器。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１１−１７６３９４（Ｐ２０１１−１７６３９４Ａ）
【公開日】平成２３年９月８日（２０１１．９．８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−３６９０８（Ｐ２０１０−３６９０８）
【出願日】平成２２年２月２３日（２０１０．２．２３）
【出願人】（０００００１１２２）株式会社日立国際電気 (5,007)
【出願人】（５０４１７３４７１）国立大学法人北海道大学 (971)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年９月８日（２０１１．９．８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年２月２３日（２０１０．２．２３）
【出願人】（０００００１１２２）株式会社日立国際電気 (5,007)
【出願人】（５０４１７３４７１）国立大学法人北海道大学 (971)
【Ｆターム（参考）】
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