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高調波処理回路およびそれを用いた増幅回路

国内特許コード P06A009635
掲載日 2007年2月16日
出願番号 特願2002-034513
公開番号 特開2003-234626
登録番号 特許第4143805号
出願日 平成14年2月12日(2002.2.12)
公開日 平成15年8月22日(2003.8.22)
登録日 平成20年6月27日(2008.6.27)
発明者
  • 小林 由紀子
  • 本城 和彦
出願人
  • 株式会社キヤンパスクリエイト
発明の名称 高調波処理回路およびそれを用いた増幅回路
発明の概要 【課題】スタブ数を減少させることができる負荷回路、および、それを用いた高効率な増幅回路を提供する。
【解決手段】第1スタブは、L=λ/4m(ただし、m=2,3,4,・・・,n)で表される伝送線路長Lを各々有している。それらの第1スタブT~Tのうち、m=pk(ただし、pは3以上の奇数、kは2以上の整数)で表されるmに対応する伝送線路長を有する第1スタブを省略する。n=7の例であれば、第1スタブTの設置を省略する。このように構成しても、負荷回路における特性インピーダンスは、削除しない回路と同等である。これにより、スタブ数を減少させることができる。また、複数の補償スタブに代えて、合成補償スタブTを用いることにより、スタブ数をさらに減少させることができる。このようにしても、第1スタブによる残留リアクタンスが基本波に与える影響を除去することができる。
従来技術、競合技術の概要
近年、HEMTやHBTなどの、高速動作可能なトランジスタが実用化されている。これらの素子によれば、50~60GHz帯の動作周波数を実現することができる。ところで、これらの素子においては、利得を向上させるために、高調波を積極的に利用することがある。この場合は、高調波による電力消費を抑えることが、電力効率を向上させるために望ましい。
【0003】
こうした目的のために、いわゆるF級の増幅動作を実現できる負荷回路が望まれる。理想的なF級増幅においては、トランジスタの出力における瞬時電流と瞬時電圧との重なりがないため、消費電力を少なくできる。そのための負荷回路としては、例えば、特開平2001-111362公報(文献1)や特許第2513146公報(文献2)に示されたものがある。文献1に示された負荷回路および実装レイアウトを図1および図2に示す。
【0004】
この負荷回路は、増幅用トランジスタQの出力端子に接続されたものである。この負荷回路は、第1伝送線路T11と、第2伝送線路T12と、スタブT~Tと、補償スタブT′~T′とを主要な構成として備えている。第2伝送線路T12の出力端子は、負荷抵抗Rに接続されている。
【0005】
この回路によれば、スタブT~Tを設けたので、端子Aにおいて、2次~7次の高調波2f,3f,4f,5f,6f,7fに対して、インピーダンスを零とすることができる。ここで、増幅動作の基本波周波数をfとしている。また、この回路によれば、補償スタブT′~T′を設けたので、スタブT~Tにおける残留リアクタンス成分を零とすることが可能になる。これらの構成により、電力効率を向上させることができる。
【0006】
しかしながら、この負荷回路を実装しようとすると、図2に示されるように、限られたスペースに多数のスタブを設ける必要がある。図ではTまで記載している。この状態でも、実装面積が大きくなってしまうばかりか、狭い空間にスタブを構成する作業が繁雑となってしまう。また、T以上のスタブを設けることは、かなりの困難を伴うことになる。
産業上の利用分野
本発明は、高調波処理回路およびこれを用いた増幅回路に関するものである。
特許請求の範囲 【請求項1】 増幅用トランジスタの出力端子と負荷抵抗との間に接続されて、前記トランジスタの出力端子に現れる高調波を処理するための回路であって、前記増幅用トランジスタの出力が入力され、かつ、前記増幅用トランジスタの出力における基本波の波長(λ)の1/4の長さを有する第1伝送線路と、前記第1伝送線路の出力端子に互いに並列に接続された複数の第1スタブとを有し、
前記複数の第1スタブは、
L=λ/4m (ただし、m=2,3,4,…,n)
で表される伝送線路長Lを各々有しており、
かつ、
m'=pk (ただし、pは3以上の奇数、kは、前記mのうちで現に設けられている第1スタブにおけるm)
で表されるm'に対応する伝送線路長を有する前記第1スタブのいずれかまたはすべての設置は省略されており、
さらに合成補償スタブを備え、前記合成補償スタブは、前記第1伝送線路の出力端子に接続されており、基本波に対する前記合成補償スタブのアドミタンスは、前記第1スタブの合成入力アドミタンスと大きさが等しくかつ逆符号とされている
ことを特徴とする高調波処理回路。
【請求項2】 前記合成補償スタブは、先端開放であることを特徴とする請求項1記載の高調波処理回路。
【請求項3】 前記合成補償スタブは、先端短絡であることを特徴とする請求項1記載の高調波処理回路。
【請求項4】 前記第1の伝送線路の出力端子と前記負荷抵抗との間に接続され、かつ、前記基本波の波長(λ)の1/4の長さを有する第2伝送線路をさらに備えたことを特徴とする請求項1~のいずれか1項記載の高調波処理回路。
【請求項5】 前記増幅用トランジスタに代えて、負性抵抗2端子増幅素子が用いられていることを特徴とする請求項1~のいずれか1項記載の高調波処理回路。
【請求項6】 増幅用トランジスタの出力端子と負荷抵抗との間に接続されて、前記トランジスタの出力端子に現れる高調波を処理するための回路であって、前記増幅用トランジスタの出力が入力される入力端子と、前記増幅用トランジスタの出力における基本波の波長(λ)の1/4の長さを有する第1伝送線路と、前記第1の伝送線路の出力端子に互いに並列に接続された複数の第1スタブとを有し、
前記複数の第1スタブは、
L=λ/4m (ただし、m=2,3,4,…,n)
で表される伝送線路長Lを各々有するものであり、
さらに合成補償スタブを備え、前記合成補償スタブは、前記第1伝送線路の出力端子に接続されており、基本波に対する前記合成補償スタブのアドミタンスは、前記第1スタブの合成入力アドミタンスと大きさが等しくかつ逆符号とされていることを特徴とする高調波処理回路。
【請求項7】 前記合成補償スタブに代えて、前記第1の伝送線路の出力端子に接続され、かつ、前記第1スタブの合成入力アドミタンスと大きさが等しくかつ逆符号であるリアクタンス素子を有することを特徴とする請求項1に記載の高調波処理回路。
【請求項8】 請求項1~のいずれか1項に記載の高調波処理回路における前記第1の伝送線路の入力端子が、前記増幅用トランジスタの出力端子に接続されていることを特徴とする増幅回路。
産業区分
  • 基本電子回路
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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出願権利状態 権利存続中
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