(57)【要約】【課題】振幅レベルの変動が大きい信号を効率的に増幅する増幅回路および送信装置を提供する。【解決手段】本発明の実施形態としての増幅回路は、並列に接続されたＮ（Ｎ≧３）個のトランジスタと、Ｎ個の前記トランジスタのうち、２個の前記トランジスタと、２個の前記トランジスタの出力端子にそれぞれ接続された２本の第１線路とを含む、２本の第１ブランチと、前記Ｎ個のトランジスタのうち、２個の前記トランジスタ以外のＮ−２個の前記トランジスタと、Ｎ−２個の前記トランジスタの出力端子にそれぞれ接続されたＮ−２本の第２線路とを含む、Ｎ−２本の第２ブランチとを備え、前記第１ブランチにおいて前記トランジスタの寄生成分と前記第１線路とを合わせた電気長が略９０度の奇数倍であり、前記第２ブランチにおいて前記トランジスタの前記寄生成分と前記第２線路とを合わせた電気長が略１８０度の正の整数倍である。【選択図】図９
2020047984.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
並列に接続されたＮ（Ｎ≧３）個のトランジスタと、
Ｎ個の前記トランジスタのうち、２個の前記トランジスタと、２個の前記トランジスタの出力端子にそれぞれ接続された２本の第１線路とを含む、２本の第１ブランチと、
前記Ｎ個のトランジスタのうち、２個の前記トランジスタ以外のＮ−２個の前記トランジスタと、Ｎ−２個の前記トランジスタの出力端子にそれぞれ接続されたＮ−２本の第２線路とを含む、Ｎ−２本の第２ブランチとを備え、
前記第１ブランチにおいて前記トランジスタの寄生成分と前記第１線路とを合わせた電気長が略９０度の奇数倍であり、前記第２ブランチにおいて前記トランジスタの前記寄生成分と前記第２線路とを合わせた電気長が略１８０度の正の整数倍である
増幅回路。
【請求項２】
少なくともいずれかの前記第１ブランチにおいて、前記トランジスタの前記寄生成分と、前記第１線路とを含む負荷側の高調波周波数のインピーダンスが、基本波周波数の負荷インピーダンスより小さくなっている、
請求項１に記載の増幅回路。
【請求項３】
少なくともいずれかの前記第２ブランチにおいて、前記トランジスタの前記寄生成分と、前記第２線路とを含む負荷側の高調波周波数のインピーダンスが、基本波周波数の負荷インピーダンスより小さくなっている、
請求項１または２に記載の増幅回路。
【請求項４】
少なくともいずれかの前記第１ブランチまたは前記第２ブランチにおいて、前記トランジスタの真性領域における高調波の負荷インピーダンスの抵抗成分の値と、リアクタンス成分の値の絶対値がいずれも、基本波周波数において前記トランジスタの真性領域における出力電力が最大となる第１負荷インピーダンスの実部の値以下または、基本波周波数において電力効率が最大となる第２負荷インピーダンスの実部の値以下または、前記第１負荷インピーダンスの実部と前記第２負荷インピーダンスの実部との間の値以下に設定されている、
請求項１に記載の増幅回路。
【請求項５】
前記トランジスタの入力端子のゲート直流電圧は異なる値に設定されており、
前記第１ブランチの前記トランジスタ、前記第２ブランチの前記トランジスタの順に前記ゲート直流電圧が低く設定されている、
請求項１ないし４のいずれか一項に記載の増幅回路。
【請求項６】
前記トランジスタは電界効果トランジスタであり、前記入力端子はゲートである、
請求項５に記載の増幅回路。
【請求項７】
前記第２ブランチの出力端間および少なくともいずれかの前記第１ブランチの出力端と前記第２ブランチの出力端との間に接続された、電気長が略９０度の奇数倍のインピーダンス変換器を備える、
請求項５または６に記載の増幅回路。
【請求項８】
前記第１線路または前記第２線路の少なくともいずれかと直列に接続された、電気長が略９０度の奇数倍のインピーダンス変換器を備える、
請求項５ないし７のいずれか一項に記載の増幅回路。
【請求項９】
前記ゲート直流電圧が２番目に低い前記トランジスタを含む前記第１ブランチの出力端と、前記ゲート直流電圧が３番目に低い前記トランジスタを含む前記第２ブランチの出力端の間には前記インピーダンス変換器が接続されていない、
請求項７または８に記載の増幅回路。
【請求項１０】
少なくともいずれかの前記第１線路、前記第２線路、前記インピーダンス変換器は、コプレーナ導波路、スロットライン線路、ストリップライン線路、マイクロストリップライン線路、オープンスタブ、長さ方向で幅が多段状に変わる線路、グラウンドとの間に接続されたキャパシタ、継続接続されたインダクタの少なくともいずれかを含む、
請求項７ないし９のいずれか一項に記載の増幅回路。
【請求項１１】
前記第１ブランチおよび前記第２ブランチからの出力信号を合成した信号を出力する、
合成器を備える、
請求項７ないし１０のいずれか一項に記載の増幅回路。
【請求項１２】
出力端と前記合成器の出力端子との間に前記インピーダンス変換器が接続されていない方の前記第１ブランチに係る前記トランジスタの入力端子のゲート直流電圧は、出力端と前記合成器の出力端子との間に前記インピーダンス変換器が接続されている方の前記第１ブランチに係る前記トランジスタの入力端子のゲート直流電圧より低く設定されている、
請求項１１に記載の増幅回路。
【請求項１３】
前記第１ブランチの入力端から前記合成器の出力端子までの第１電気長どうしの差、前記第２ブランチの入力端から前記合成器の出力端子までの第２電気長どうしの差、前記第１電気長と前記第２電気長の差がいずれも略０度を含む略３６０度の倍数である、
請求項１１または１２に記載の増幅回路。
【請求項１４】
前記第１ブランチの入力端から前記合成器の出力端子までの第１電気長どうしの差、前記第２ブランチの入力端から前記合成器の出力端子までの第２電気長どうしの差、前記第１電気長と前記第２電気長の差がいずれも略０度を含む略３６０度の倍数に絶対値が略３０度以下の度数を加算した度数である、
請求項１１または１２に記載の増幅回路。
【請求項１５】
前記第１線路および前記第２線路の出力側の幅と、前記インピーダンス変換器の幅が等しい、
請求項７ないし１３のいずれか一項に記載の増幅回路。
【請求項１６】
請求項１ないし１５のいずれか一項に記載の増幅回路を備え、
前記増幅回路は送信される信号の増幅を行う、
送信装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、増幅回路および送信装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
無線通信の分野などでは振幅レベルの変動が大きく、ピーク電力と平均電力がｄＢ単位で異なる信号を効率的に増幅する必要がある。しかし、トランジスタに入力される信号の電圧が定格電圧から離れると電力効率が低下してしまう。そこで、並列に接続された複数のトランジスタを使って高い電力効率で信号増幅を行うことができる。このような回路の例として、Ｄｏｈｅｒｔｙ増幅回路が挙げられる。Ｄｏｈｅｒｔｙ増幅回路では、各トランジスタのゲートバイアス電圧（ゲート直流電圧）は異なる値に設定される。
【０００３】
Ｄｏｈｅｒｔｙ増幅回路の合成器にはλ／４線路を用いる。しかし、回路に存在する寄生成分や、信号の高調波成分の影響があるため、効率的に信号の増幅ができない問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】米国特許第８０２２７６０号明細書
【特許文献２】米国特許第９６６７１９９号明細書
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ  Ｍｏｄｅ  Ｐｏｗｅｒ  Ａｍｐｌｉｆｉｅｒ  Ｄｅｓｉｇｎ  ｕｓｉｎｇ  Ｈａｒｍｏｎｉｃ  Ｃｌｉｐｐｉｎｇ  Ｃｏｎｔｏｕｒｓ：Ｔｈｅｏｒｙ  ａｎｄ  Ｐｒａｃｔｉｃｅ  ＭＴＴ  Ｊａｎ  ２０１４
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の実施形態は、振幅レベルの変動が大きい信号を効率的に増幅する増幅回路および送信装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の実施形態としての増幅回路は、並列に接続されたＮ（Ｎ≧３）個のトランジスタと、Ｎ個の前記トランジスタのうち、２個の前記トランジスタと、２個の前記トランジスタの出力端子にそれぞれ接続された２本の第１線路とを含む、２本の第１ブランチと、前記Ｎ個のトランジスタのうち、２個の前記トランジスタ以外のＮ−２個の前記トランジスタと、Ｎ−２個の前記トランジスタの出力端子にそれぞれ接続されたＮ−２本の第２線路とを含む、Ｎ−２本の第２ブランチとを備え、前記第１ブランチにおいて前記トランジスタの寄生成分と前記第１線路とを合わせた電気長が略９０度の奇数倍であり、前記第２ブランチにおいて前記トランジスタの前記寄生成分と前記第２線路とを合わせた電気長が略１８０度の正の整数倍である。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】第１の実施形態に係る送信装置の構成例を示した図。
【図２】増幅回路の構成例を示したブロック図。
【図３】ゲート電圧と動作するトランジスタとの関係を示したテーブル。
【図４】直列に接続されたトランジスタとλ／４線路を示す図。
【図５】トランジスタの寄生成分による電気長への影響を示す図。
【図６】トランジスタの寄生成分の電気長と線路の電気長の和をλ／４にした例を示した図。
【図７】トランジスタの寄生成分を含めて線路の電気長を設計した例を示す図。
【図８】電気長が略１８０度の線路を追加した例を示す図。
【図９】複数のブランチを含む増幅回路の構成例を示した図。
【図１０】インピーダンス変換器を含む増幅回路の第１の構成例を示した図。
【図１１】インピーダンス変換器を含む増幅回路の第２の構成例を示した図。
【図１２】理想的なトランジスタの真性領域からみた高調波の負荷インピーダンスの範囲の例を示したスミスチャート。
【図１３】第１線路、第２線路およびインピーダンス変換器の略平面視形状の例を示した図。
【図１４】第１線路、第２線路およびインピーダンス変換器の略平面視形状の例を示した図。
【図１５】第１線路、第２線路およびインピーダンス変換器の構成例を示した図。
【図１６】一般化された増幅回路の構成例を示す図。
【図１７】４つのブランチを含む増幅回路の構成例を示した図。
【図１８】第１線路、第２線路およびインピーダンス変換器における電気長を短くした増幅回路の構成例を示す図。
【図１９】第１線路および第２線路の出力側の幅と、インピーダンス変換器の幅とを等しく構成した例を示した図。
【図２０】増幅回路の合成器に給電線が接続された第１の例を示した図。
【図２１】増幅回路の合成器に給電線が接続された第２の例を示した図。
【図２２】入力端子と出力端子との間の電気長の差が略３６０度の倍数となっている増幅回路の構成例を示した図。
【図２３】増幅回路に含まれる分配器の構成例を示した図。
【図２４】増幅回路が送信装置に実装された例を示した図。
【図２５】増幅回路の出力に負荷を接続した第１の例を示す図。
【図２６】増幅回路の出力に負荷を接続した第２の例を示す図。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。また、図面において同一の構成要素は、同じ番号を付し、説明は、適宜省略する。
【００１０】
（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態に係る送信装置の構成例を示している。図１の送信装置１は、計算機２と電気的に接続されている。送信装置１は、計算機２から出力されたデータを無線通信によって送信する。送信装置１は、ホストインタフェース３と、符号化回路４と、Ｄ／Ａコンバータ５と、局部発振器６と、変調回路７と、増幅回路８と、アンテナ９とを含む。
【００１１】
ホストインタフェース３は、送信装置１と計算機２との間でデータの送受信を行う手段を提供する。ホストインタフェース３の例としては、ＰＣＩ  Ｅｘｐｒｅｓｓ、ＵＳＢ、ＵＡＲＴ、ＳＰＩ、ＳＤＩＯ、Ｅｔｈｅｒｎｅｔなどがあるが、その他のインタフェースを使ってもよい。符号化回路４は、ホストインタフェース３から入力されたデータを符号化する。符号化回路４の符号化方式の例としては、各種のブロック符号や畳み込み符号があるが、どのような方式であってもよい。Ｄ／Ａコンバータ５は、デジタル信号をアナログ信号に変換する。
【００１２】
局部発振器６は、周波数変換のための信号を発生させる回路である。局部発振器６から出力された信号は変調回路７に入力される。変調回路７は信号のアナログ変調を行うとともに、ベースバンド周波数の信号をキャリア周波数の信号に変換する。アナログ変調方式の例としては振幅変調（ａｍｐｌｉｔｕｄｅ  ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）、周波数変調（ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）、位相変調（ｐｈａｓｅ  ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）が挙げられる。増幅回路８は、キャリア周波数の信号を増幅する。増幅回路８によって増幅された信号はアンテナ９を介して送信される。増幅回路８の詳細については後述する。
【００１３】
図１の送信装置１の構成は一例にしかすぎない。増幅回路８が含まれているのであれば、送信装置１の構成はこれとは異なっていてもよい。例えば、送信装置１はデジタル変調を行ってもよい。デジタル変調の例としては、ＦＳＫ（Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  Ｓｈｉｆｔ  Ｋｅｙｉｎｇ）、ＢＰＳＫ、ＱＡＭ、ＯＦＤＭ（ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ  ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  ｄｉｖｉｓｉｏｎ  ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）が挙げられるが、どのような方式を使ってもよい。また、図１の送信装置１は無線信号の受信を行う構成要素と、無線信号の送信を行う構成要素の両方を含む無線通信装置であってもよい。
【００１４】
送信装置１（無線通信装置）が無線通信に使う通信方式および通信規格の種類については特に問わない。上述のベースバンド周波数、キャリア周波数の値についても特に限定しない。また、送信装置１（無線通信装置）の用途の例としてはモバイル通信、無線ＬＡＮ（ＩＥＥＥ８０２．１１シリーズおよび後継規格）、テレビジョン放送、レーダーなどが挙げられるが、どのような用途に使われるものであってもよい。
【００１５】
次に本実施形態に係る増幅回路の例について説明する。図２は、増幅回路の概略的な構成を示したブロック図である。図２の増幅回路８は、分配器１０と、直流電源１１と、複数の増幅素子１２（増幅素子＃１〜＃Ｎ）と、合成器１３とを含んでいる。複数の増幅素子１２（増幅素子＃１〜＃Ｎ）は互いに並列に接続されているものとする。分配器１０は、増幅回路８に入力された信号を分配し、増幅素子＃１〜＃Ｎに入力する。直流電源１１は少なくともいずれかの増幅素子１２に接続されている。増幅素子＃１〜＃Ｎによって増幅された信号は、合成器１３に入力される。そして合成器１３は合成後の信号を出力する。
【００１６】
増幅素子１２（増幅素子＃１〜＃Ｎ）の例としては、電界効果トランジスタ、バイポーラトランジスタなどのトランジスタが挙げられるが、使われるデバイスの種類については特に問わない。以下では、増幅素子１２として電界効果トランジスタが使われた場合を例に説明する。なお、図２は概略構成を示した図であるため、増幅回路８における一部の構成要素が省略されている。増幅回路８の詳細な構成例については後述する。
【００１７】
振幅レベルの変動が大きい信号を効率よく(高い電力効率で)増幅するために、図２の例のように、並列に接続されたトランジスタを含む回路を使うことができる。
【００１８】
ここでは、電界効果トランジスタでゲート端子を入力、ドレイン端子を出力として用いた場合の構成を想定して説明する。トランジスタはゲート端子に印加される電圧がしきい値電圧を超えた場合に増幅を開始する。ゲート端子に印加される電圧は、直流電圧と交流電圧とを含み、直流電圧は直流安定化電源などから与えられる。交流電圧は信号源や前段のアンプなどから供給される。電源から与える直流電圧を調整することによって、並列に接続された各トランジスタが増幅を開始する入力電圧レベルを変えることができる。
【００１９】
トランジスタ＃１のゲート端子に印加する直流電圧をＶＧＳ１、トランジスタ＃２のゲート端子に印加する直流電圧をＶＧＳ２、トランジスタ＃３のゲート端子に印加する直流電圧をＶＧＳ３とする。トランジスタ＃１が低い交流電圧から増幅を開始し、トランジスタ＃２がトランジスタ＃１より高い交流電圧から増幅を開始し、トランジスタ＃３がトランジスタ＃２より高い交流電圧においてのみ増幅をするという動作を実現する場合、ゲート端子に印加する直流電圧をＶＧＳ１＞ＶＧＳ２＞ＶＧＳ３の関係にする。
【００２０】
すべてのトランジスタが同一種類であるのであれば、ゲートしきい値電圧ＶＴＨは理想的には一定値となる。直流電圧が高いほど振幅の小さい交流電圧の信号でゲートしきい値電圧ＶＴＨを超えやすくなる。ゲート端子に印加される直流電圧が上述の関係を満たしていると、高周波の入力電力が大きくなると、トランジスタ＃１、トランジスタ＃２、トランジスタ＃３の順で動作を開始する。ここでは各トランジスタのゲートしきい値電圧が同じ値であると仮定したが、異なる種類のトランジスタを組み合わせて使ってもよい。
【００２１】
現実のトランジスタにおいて、ゲートしきい値電圧は必ず一致するとは限らず、ゲートしきい値電圧にばらつきが生ずることもある。このため、ゲートしきい値電圧の差を考慮し、印加する直流電圧の値を決める必要がある。例えば、トランジスタ＃１のしきい値電圧が２Ｖ、トランジスタ＃２のしきい値電圧が４Ｖ、トランジスタ＃３のしきい値電圧が５Ｖであるとする。この場合、ＶＧＳ１を２Ｖ、ＶＧＳ２を３Ｖ、ＶＧＳ３を３．５Ｖに設定することができる。なお、印加される直流電圧は必ず正電圧でなくてもよい。使用するトランジスタの特性に応じて正電圧、負電圧のいずれかを印加することができる。例えば、ディプリーション型トランジスタを用いた場合、印加される直流電圧は負電圧となる。
【００２２】
動作級はゲート端子に印加される直流電圧だけでなく、印加される直流電圧とゲートしきい値電圧との関係で決まる。この関係を導通角やバイアスの深さとよぶ。導通角が大きいほどバイアスが浅く、動作級がＡ級寄りとなる。導通角が小さいほどバイアスが深く、動作級がＣ級寄りとなる。ゲート端子に印加される直流電圧が上述の関係を満たしている場合、トランジスタ＃１、トランジスタ＃２、トランジスタ＃３の順に導通角が小さくなっている、もしくはバイアスが深くなっている、もしくは動作級がＡ級寄りからＣ級寄りになっていると言える。
【００２３】
図３のテーブルには、ゲート電圧の交流成分ｖＧと、当該ゲート電圧が印加されたときにドレイン−ソース間に電流が流れて動作するトランジスタとの対応関係が示されている。トランジスタ＃１は常に動作するよう、ゲートにしきい値電圧以上の直流電圧が印加されているものとする。すなわち、Ａ級動作からＢ級動作の条件であるＶＴＨ−ＶＧＳ１≦０の関係が満たされている。なお、バイアス電圧ＶＧＳ１をしきい値電圧よりもわずかに小さくし、Ｂ級よりも若干深いバイアスに設定してもよい。ゲート交流電圧がｖＧ＜ＶＴＨ−ＶＧＳ２の関係を満たしている場合、トランジスタ＃１のみが動作する。ゲート交流電圧がＶＴＨ−ＶＧＳ２≦ｖＧ＜ＶＴＨ−ＶＧＳ３の関係を満たしている場合、トランジスタ＃１とトランジスタ＃２が動作する。
【００２４】
ゲート交流電圧がＶＴＨ−ＶＧＳ３≦ｖＧ＜ＶＴＨ−ＶＧＳ４の関係を満たしている場合、トランジスタ＃１からトランジスタ＃３が動作する。このように，印加されるゲート交流電圧が上昇すると、各トランジスタが順に動作を開始し、信号の増幅に寄与するようになる。これがＤｏｈｅｒｔｙ増幅回路の動作における第１の特徴であるといえる。
【００２５】
Ｄｏｈｅｒｔｙ増幅回路の第２の特徴は、複数のトランジスタの動作によって各トランジスタの負荷インピーダンスが動的に変化する「アクティブロードプル」と呼ばれる現象である。アクティブロードプルとは、２つの電流源を１つの負荷に接続した場合、それぞれの電流源の電流が互いの電流源の負荷インピーダンスに影響を及ぼす現象である。トランジスタを２個使用した一般的な２段Ｄｏｈｅｒｔｙ増幅回路では，トランジスタ＃１のドレイン端子に電気長９０度（λ／４線路）の線路を接続することで、トランジスタ＃１のみ動作する出力電力が小さいバックオフ状態でもトランジスタ＃１の出力電圧振幅が最大電圧振幅に到達する。また、より振幅の大きい交流電圧が入力され、トランジスタ＃１とトランジスタ＃２がいずれも動作しているときも、トランジスタの＃１の出力電圧振幅が最大電圧振幅を維持する。最大入力電圧振幅ではトランジスタ＃１とトランジスタ＃２の出力電圧振幅がいずれもそれぞれのトランジスタが出力可能な最大電圧振幅となるよう、トランジスタ＃１とトランジスタ＃２の負荷インピーダンスを変化させることができる。
【００２６】
上述のアクティブロードプルを実現するため、Ｄｏｈｅｒｔｙ増幅回路の合成器にλ／４線路を使用する。キャリア周波数ここで、キャリア周波数は増幅回路への入力信号の基本波の周波数の一例であるものとする。そこで、図４のようにトランジスタとλ／４線路を直列に接続した構成を使ってＤｏｈｅｒｔｙ増幅回路を設計することができる。
【００２７】
図４のブランチ２０には、トランジスタ２１と線路２２が直列に接続されている。線路２２は、トランジスタ２１の出力端子に接続されている。トランジスタ２１が電界効果トランジスタである場合、出力端子として例えばドレインを使うことができるが、その他の端子を使ってもよい。線路２２の電気長は略９０度（略λ／４）であるため、線路２２はλ／４線路である。なお、以下では単に「電気長」と述べた場合には、回路の構成要素（例えば、線路、トランジスタの寄生成分）のキャリア周波数（増幅回路への入力信号の基本波周波数）における電気長を意味するものとする。
【００２８】
ところが、キャリア周波数において回路における寄生成分（寄生インダクタンス、寄生容量）の存在が無視できなくなる場合がある。図５には、トランジスタ２１を理想トランジスタＧ（理想電流源とも言える）と寄生成分２３で表現した回路のブランチ２０が示されている。トランジスタ２１と、線路２２の合計の電気長を略９０度（略λ／４）にしたい場合でも、寄生成分２３があるため、実際の電気長は略９０度を超えてしまう。このような場合、増幅回路の効率が低下するおそれがある。
【００２９】
そこで、図６のブランチ２０ａのように、電気長が略９０度未満である線路２２Ａをトランジスタ２１と直列に接続する。線路２２Ａの電気長は、トランジスタ２１の寄生成分２３の電気長との合計値が略９０度となるように設計されている。このような線路を使うことによって、トランジスタの真性領域（理想トランジスタ）から負荷までの電気長が理想的な値になり、理想的なＤｏｈｅｒｔｙアンプとしての動作が期待できる。
【００３０】
なお、上述では増幅回路のＤｏｈｅｒｔｙ動作を実現するために、ブランチの電気長を略９０度（略λ／４）に設定すると述べたが、ブランチの電気長を略９０度（略λ／４）の奇数倍（３倍、５倍、７倍・・・）に設定してもよい。
【００３１】
図７は、回路の一部を示している。回路を理想的に動作させるためには、理想トランジスタＧから線路２２Ｂを介した点Ａまでの電気長を略９０度、理想トランジスタＧから線路２２Ｃを介したＡ´までの電気長を略９０度にする必要がある。さらにＡ−Ａ´間の電気長を略１８０度にする必要がある。一方、回路の寄生成分によって線路２２Ｂおよび線路２２Ｃの電気長はいずれも略９０度より小さくなっている。このため、Ａ−Ａ´間の電気長は略１８０度にならず、理想的なＤｏｈｅｒｔｙアンプとしての動作が妨げられる。
【００３２】
そこで、図８のように寄生成分の出力側、すなわちトランジスタの出力端子に別の線路２８を接続する。線路２８は、線路２８自体の電気長とトランジスタの寄生成分とを含めた電気長が略１８０度となるように構成されている。また、図７における線路２２Ｂ、２２Ｃはそれぞれインピーダンス変換器２４Ａ、２４Ｂに置き換えられている。インピーダンス変換器２４Ａ、２４Ｂはトランジスタの出力端子に直接接続されておらず、設計上トランジスタの寄生成分２３の電気長を考慮する必要がないため、電気長を略９０度に設定することができる。図８の構成によって、Ａ−Ａ’間の電気長も略１８０度にでき、理想的な動作で必要となる条件を満たすことができる。
【００３３】
次に、並列に接続された複数のブランチを含む増幅回路の例について説明する。以下では、電界効果トランジスタを想定し、ゲート端子を入力端子として用いることを想定して説明する。
【００３４】
図９は、複数のブランチを含む回路の構成例を示している。図９の増幅回路は、分配器１０と、複数のブランチ（＃１〜＃Ｎ）と、合成器１３とを備えている。複数のブランチのうち、ブランチ＃１は入力側に接続されたトランジスタ２１と、トランジスタ２１の出力端子に接続された第１線路２２Ｄとを含む。ブランチ＃２は入力側に接続されたトランジスタ２１と、トランジスタ２１の出力端子に接続された第１線路２２Ｅとを含む。一方、ブランチ＃３〜＃Ｎは入力側に接続されたトランジスタ２１と、トランジスタ２１の出力端子に接続された第２線路とを含む。例えば、ブランチ＃３は第２線路２２Ｆを含み、ブランチ＃Ｎは第２線路２２Ｇを含む。ここで、Ｎは３以上の整数であるものとする。合成器１３は、第１ブランチ（ブランチ＃１、＃２）および第２ブランチ（ブランチ＃３〜＃Ｎ）からの出力信号を合成した信号を出力する。
【００３５】
それぞれのトランジスタ２１には、配置されたブランチの番号と同じ番号が割り当てられている。例えば、ブランチ＃１に配置されたトランジスタ２１はトランジスタ＃１となり、ブランチ＃２に配置されたトランジスタ２１はトランジスタ＃２となる。そして、図３に示したように、各番号のトランジスタのゲート直流電圧ＶＧＳ１からＶＧＳＮは異なる値に設定されている。このため、入力信号の交流電圧ｖＧがｖＧ＜ＶＴＨ−ＶＧＳ２であるときにはトランジスタ＃１のみが信号の増幅を行うが、入力信号の電圧が上がるのにしたがって、トランジスタ＃２、＃３・・・と番号順に信号の増幅に寄与するトランジスタのグループに加わっていく。なお、上述のように、同種のトランジスタを使用した場合、閾値電圧ＶＴＨにばらつきがあるのであれば、当該ばらつきを考慮してゲート直流電圧の設定を行ってもよい。異種のトランジスタを使用した場合も同様であり、閾値電圧ＶＴＨのばらつきを考慮してゲート直流電圧の設定を行うことができる。
【００３６】
ブランチ＃１、＃２では、トランジスタ２１の寄生成分による電気長と、第１線路の電気長の和が略９０度の奇数倍（９０°×ｎ、ｎ＝１、３、５、７・・・）となっている。ブランチ＃１における電気長の係数ｎ１と、ブランチ＃２における電気長の係数ｎ２は必ず等しい値でなくてもよい。したがって、ブランチ＃１の電気長とブランチ＃２の電気長が異なっていてもよい。なお、ブランチ＃１、＃２で各ブランチの電気長が略９０度の奇数倍（９０×ｎ，ｎ＝１、３、５、７、・・・）となるよう、第１線路の電気長を決めてもよい。また、ブランチ＃１とブランチ＃２の電気長の異同に関わらず、第１線路の実装（例えば、使用部品やパターンの形状など）が異なっていてもよい。さらに、ブランチ＃１とブランチ＃２で使用されているトランジスタの種類や形状が異なっていてもよい。トランジスタの種類や形状が異なっていると、トランジスタが有する寄生成分も異なる。したがって、各ブランチで使用されるトランジスタに応じて異なる実装の第１線路を設計することができる。
【００３７】
ブランチ＃３〜＃Ｎでは、トランジスタ２１の寄生成分による電気長と、第２線路の電気長の和が略１８０度の正の整数倍（１８０°×ｍ、ｍ＝１、２、３、４、・・・）となっている。ここで、各ブランチの電気長の係数ｍ３、ｍ４、・・・、ｍＮは必ず等しい値でなくてもよい。したがって、ブランチ＃３〜＃Ｎの電気長は異なった値であってもよい。なお、ブランチ＃３〜＃Ｎで各ブランチの電気長が略１８０度の正の整数倍（１８０×ｍ，ｍ＝１、２、３、４、・・・）となるよう、第２線路の電気長を決めてもよい。また、ブランチ＃３からブランチ＃Ｎの電気長の異同に関わらず、第２線路の実装（例えば、使用部品やパターンの形状など）が異なっていてもよい。
【００３８】
なお、以下では必要に応じて、トランジスタ２１の寄生成分による電気長と、第１線路の電気長の和が略９０度の奇数となっているブランチ（＃１、＃２）を第１ブランチとよぶものとする。また、必要に応じて、トランジスタ２１の寄生成分による電気長と、第２線路の電気長の和が略１８０度の正の整数倍となっているブランチ（＃３〜＃Ｎ）を第２ブランチとよぶものとする。
【００３９】
すなわち、本実施形態に係る増幅回路は、並列に接続されたＮ（Ｎ≧３）個のトランジスタ２１を備える。増幅回路はＮ個のトランジスタ２１のうち、２個のトランジスタ２１と、２個のトランジスタ２１の出力端子にそれぞれ接続された２本の第１線路とを含む、２本の第１ブランチと、Ｎ個のトランジスタ２１のうち、２個のトランジスタ２１以外のＮ−２個のトランジスタ２１と、Ｎ−２個のトランジスタ２１の出力端子にそれぞれ接続されたＮ−２本の第２線路とを含む、Ｎ−２本の第２ブランチとを備える。第１ブランチにおいてトランジスタ２１の寄生成分と第１線路とを合わせた電気長が略９０度の奇数倍であり、第２ブランチにおいてトランジスタ２１の寄生成分と第２線路とを合わせた電気長が略１８０度の正の整数倍である。
【００４０】
また、上述の図３で述べたように、本実施形態に係る増幅回路では、トランジスタ２１の入力端子のゲート直流電圧がそれぞれ異なる値に設定されていてもよい。この場合、第１ブランチのトランジスタ２１、第２ブランチのトランジスタ２１、第３ブランチのトランジスタ２１の順にゲート直流電圧を低く設定し、導通角を小さくする。また、第１ブランチのトランジスタ２１、第２ブランチのトランジスタ２１、第３ブランチのトランジスタ２１の順にバイアスが深くされているとも言える。
【００４１】
上述の構成によって、回路は良好な特性のＤｏｈｅｒｔｙ増幅器として動作し、電力効率を改善することができる。各ブランチのトランジスタは異なる種類のものであってもよいし、異なる種類のものであってもよい。分配器１０はすべてのブランチに等しい電力が分配される等分配器であってもよいし、等分配器でなくてもよい。また、ＩＣに分配器または合成器の少なくともいずれかが実装されていない場合には、ＩＣの外部に分配器または合成器の少なくともいずれかを接続してもよい。例えば、ＩＣに分配器が実装されていない場合には、ＩＣの外部に分配器を接続する。同様に、ＩＣに合成器が実装されていない場合には、ＩＣの外部に合成器を接続する。
【００４２】
さらに、ブランチ＃１とブランチ＃２の第１線路は同一の構成でもあってもよいし、異なる構成であってもよい。同様に、ブランチ＃３〜＃Ｎの第２線路は同一の構成でもあってもよいし、異なる構成であってもよい。また、トランジスタ２１の入力と分配器の間にはインピーダンスを変換する回路や素子が接続されていてもよい。
【００４３】
図１０は、インピーダンス変換器を含む増幅回路の第１の構成例を示している。図１０の増幅回路では、各ブランチ＃ｉの出力端にある点Ｂｉ（ｉ＝１、２、３、・・・、Ｎ）の間にインピーダンス変換器（インピーダンス変換器＃１〜＃Ｎ−１）が接続されている。具体的には、点Ｂ２と点Ｂ３の間にインピーダンス変換器＃１（インピーダンス変換器２４Ｃ）が、点Ｂ１と点ＢＮの間にインピーダンス変換器＃Ｎ−１（インピーダンス変換器２４Ｅ）が、点Ｂ３と点Ｂ４（図示せず）の間にインピーダンス変換器＃２（インピーダンス変換器２４Ｄ）が接続されている。図１０の増幅回路において複数のインピーダンス変換器は直列に接続されている。
【００４４】
インピーダンス変換器＃１〜＃Ｎ−１は、電気長が略９０度の奇数倍（９０×ｐ，ｐ＝１、３、５、７、・・・）に設定されている。なお、電気長の係数ｐ１、ｐ２、・・・、ｐＮ−１は必ず等しい値でなくてもよい。したがって、各インピーダンス変換器の電気長は略９０度に等しい奇数値を乗じた値であってもよいし、異なる奇数値を乗じた値であってもよい。
【００４５】
すなわち、本実施形態に係る増幅回路は、第２ブランチの出力端間および少なくともいずれかの第１ブランチの出力端と第２ブランチの出力端との間に接続された電気長が略９０度の奇数倍のインピーダンス変換器を備えていてもよい。本実施形態に係る増幅回路では、ブランチの出力端間に必ずインピーダンス変換器が接続されていなくてもよい。
【００４６】
図１１は、インピーダンス変換器を含む増幅回路の第２の構成例を示している。図１１の増幅回路では、各ブランチの出力側にインピーダンス変換器（例えば、インピーダンス変換器＃１、＃２）が接続されている。すなわち、ブランチ＃２では、トランジスタ＃２と、第１線路２２Ｅと、インピーダンス変換器＃１が直列に接続されている。ブランチ＃３では、トランジスタ＃２と、第２線路２２Ｆと、インピーダンス変換器＃２が直列に接続されている。
【００４７】
図１１に示されていない他のブランチに、インピーダンス変換器が接続されていてもよい。また、すべてのブランチにインピーダンス変換器が含まれていなくてもよい。少なくとも一部のブランチで、インピーダンス変換器が直列に接続されていてもよい。すなわち、本実施形態に係る増幅回路は、第１線路または第２線路の少なくともいずれかと直列に接続された電気長が略９０度の奇数倍のインピーダンス変換器を備えていてもよい。
【００４８】
図１０、図１１を参照すると、出力端と合成器の出力端子との間にインピーダンス変換器が接続されている第１ブランチと、出力端と合成器の出力端子との間にインピーダンス変換器が接続されていない第１ブランチがあることがわかる。前者の第1ブランチのトランジスタ２１の入力端子のゲート直流電圧を、後者の第１ブランチのトランジスタ２１の入力端子のゲート直流電圧より低く設定することができる。すなわち、出力端と合成器１３の出力端子との間にインピーダンス変換器が接続されていない方の第１ブランチに係るトランジスタ２１の入力端子のゲート直流電圧は、出力端と合成器１３の出力端子との間にインピーダンス変換器が接続されている方の第１ブランチに係るトランジスタ２１の入力端子のゲート直流電圧より高く設定されている。
【００４９】
ここまでは、主にキャリア周波数の信号の増幅を効率的に行う方法について説明した。トランジスタは非線形素子であるため、トランジスタの出力信号には基本周波数の成分のみならず、高調波成分が発生する。高調波のインピーダンスを適切に設定することで出力電力や電力効率の改善が可能となる。
【００５０】
図１２は、理想トランジスタＧの高調波の負荷インピーダンスの範囲の例を示したスミスチャートである。ここで、理想的なトランジスタとは、寄生成分を有しないトランジスタのことを意味するものとする。すなわち、図１２では、ブランチ＃１〜＃Ｎにおけるトランジスタ２１の寄生成分２３と、トランジスタよりも負荷側に接続された配線／素子のインピーダンスとを合わせた高調波成分のインピーダンス（例えば、理想トランジスタＧから負荷側をみたときの高調波成分のインピーダンス）が示されている。
【００５１】
図１２のスミスチャートでは、パターンで塗りつぶされた部分が高調波負荷インピーダンスの範囲の例を示している。キャリア周波数（基本波周波数）におけるトランジスタ２１の寄生成分２３を含む目標負荷インピーダンスをＺｔａｒｇｅｔとする。図１２の例において、目標負荷インピーダンスＺｔａｒｇｅｔをキャリア周波数（基本波周波数）においてトランジスタの真性領域における出力電力が最大となる負荷インピーダンスＺｏｍまたは、キャリア周波数（基本波周波数）において電力効率が最大となる負荷インピーダンスＺｅｍまたは、Ｚｏｍの実部とＺｅｍの実部の間のインピーダンスの値に設定することができる。
【００５２】
なお、以下では必要に応じてキャリア周波数（基本波周波数）においてトランジスタの真性領域における出力電力が最大となる負荷インピーダンスＺｏｍを第１負荷インピーダンス、キャリア周波数（基本波周波数）において電力効率が最大となる負荷インピーダンスＺｅｍを第２負荷インピーダンスとよぶ。
【００５３】
例えば、少なくともいずれかの第１ブランチまたは第２ブランチにおいて、トランジスタの真性領域における高調波の負荷インピーダンスの抵抗成分の値と、リアクタンス成分の値の絶対値をいずれも、基本波周波数においてトランジスタの真性領域における出力電力が最大となる第１負荷インピーダンスの実部の値以下または、基本波周波数において電力効率が最大となる第２負荷インピーダンスの実部の値以下または、第１負荷インピーダンスの実部と第２負荷インピーダンスの実部との間の値以下に設定してもよい。
【００５４】
図１２の例ではＺｔａｒｇｅｔが実数である場合を例に説明しているが、Ｚｔａｒｇｅｔは複素数であってもよい。図１２のスミスチャートの規格化インピーダンスはＺｔａｒｇｅｔである。
【００５５】
ブランチ＃１〜＃Ｎ（少なくともいずれかの第１ブランチまたは第２ブランチ）におけるトランジスタ２１の寄生成分２３を含む高調波インピーダンスＲｈ＋ｊＩｈを、実部Ｒｈ（抵抗成分）がＺｔａｒｇｅｔ以下、かつ虚部Ｉｈ（リアクタンス成分）の絶対値がＺｔａｒｇｅｔ以下（−Ｚｔａｒｇｅｔ≦Ｉｈ≦Ｚｔａｒｇｅｔ）の範囲になるように設定する。なお、目標インピーダンスＺｔａｒｇｅｔはブランチごとに異なった値であってもよい。Ｚｔａｒｇｅｔが複素数である場合、一例として実部ＲｈをＺｔａｒｇｅｔの実部以下、かつ虚部ＩｈをＺｔａｒｇｅｔの実部以下になるように設定する。なお、ここに示した高調波インピーダンスの実部Ｒｈ（抵抗成分）の値と、虚部Ｉｈ（リアクタンス成分）の値の上限は一例にしかすぎない。したがって、これとは異なる基準で高調波インピーダンスの実部Ｒｈ（抵抗成分）の値と、虚部Ｉｈ（リアクタンス成分）の値の上限を決めてもよい。
【００５６】
例えば、少なくともいずれかの第１ブランチにおいて、トランジスタ２１の寄生成分２３と、第１線路とを含む負荷側の高調波周波数のインピーダンスが、基本波周波数のインピーダンスより小さくなるように、増幅回路を設計してもよい。また、少なくともいずれかの第２ブランチにおいて、トランジスタ２１の寄生成分２３と、第２線路とを含む負荷側の高調波周波数のインピーダンスが、基本波周波数のインピーダンスより小さくなるように、増幅回路を設計してもよい。
【００５７】
なお、図１２のスミスチャートの中心点Ｃとして、上述のように目標インピーダンスを設定することもできるし、第１線路または第２線路の平均的な特性インピーダンスを設定することができる。例えば、第１線路の平均的な特性インピーダンスが１０Ωである場合、スミスチャートの中心点Ｃを１０Ωに設定することができる。なお、これは中心点の決め方の一例にしかすぎない。したがって、これとは異なる方法でスミスチャートの中心点Ｃを決めてもよい。
【００５８】
次に、高調波成分におけるインピーダンスの抑制を実現する実装の例について説明する。図１３および図１４は、第１線路、第２線路およびインピーダンス変換器の略平面視形状の例を示している。図１３の線路３０は、オープンスタブを含み、長さ方向で幅が多段状に変わっている。図１３の線路３１は、長さ方向で幅が多段上に変わっている別の例である。線路３０や線路３１を用いることで、キャリア周波数のみならず、２倍波、３倍波といった高調波のインピーダンスを所望の値に設定することができる。
【００５９】
一方、図１４の線路３２、３３はそれぞれオープンスタブを有する。オープンスタブの長さは、キャリア周波数の高調波成分（例えば、２倍波、３倍波）の略λ／４の電気長に設定することができる。これにより、線路に高調波成分が短絡された場合と同様の特性を持たせることができる。オープンスタブは別途バイアス回路との間にインダクタを接続し、バイアス回路の一部として使用することもできる。インダクタを接続せずにバイアス回路の一部として使用してもよい。また、オープンスタブはラジアルスタブとしてもよい。図１５は第１線路、第２線路およびインピーダンス変換器の構成例を示している。線路３４では、グラウンドとの間にキャパシタが接続されている。線路３５は縦続接続されたインダクタを含む。また、複数の点において、線路３５とグラウンドとの間にキャパシタが接続されている。
【００６０】
図１３〜図１５の線路３０〜３５は高調波成分におけるインピーダンスの抑制を実現する実装の例である。線路３０〜３５に示した実装を複数組み合わせて使ってもよいし、その他の種類の線路を使ってもよい。線路の例としては、コプレーナ導波路、スロットライン線路、ストリップライン線路、マイクロストリップライン線路またはこれらの組み合わせが挙げられるが、どのような種類の線路を使ってもよい。
【００６１】
なお、必ずすべての第１線路、第２線路およびインピーダンス変換器が上述の高調波成分におけるインピーダンスの抑制を実現する実装を含まなくてもよい。少なくともいずれかの第１線路、第２線路またはインピーダンス変換器に上述の高調波成分におけるインピーダンスの抑制を実現する実装が施されていればよい。
【００６２】
例えば、第１線路のみに高調波成分におけるインピーダンスの抑制を実現する実装が施されていてもよいし、第１線路のみに高調波成分におけるインピーダンスの抑制を実現する実装が施されていてもよい。また、インピーダンス変換器のみに高調波成分におけるインピーダンスの抑制を実現する実装が施されていてもよい。また、一部の第１線路、第２線路およびインピーダンス変換器に高調波成分におけるインピーダンスの抑制を実現する実装が施されていてもよい。
【００６３】
すなわち、本実施形態に係る増幅回路では、少なくともいずれかの第１線路、第２線路、インピーダンス変換器は、コプレーナ導波路、スロットライン線路、ストリップライン線路、マイクロストリップライン線路、オープンスタブ、長さ方向で幅が多段状に変わる線路、グラウンドとの間に接続されたキャパシタ、継続接続されたインダクタの少なくともいずれかを含んでいてもよい。
【００６４】
（第２の実施形態）
第１の実施形態では振幅レベルの変動が大きい信号を効率的に増幅する増幅回路の構成について説明した。ただし、本発明の実施形態に係る増幅回路の構成はこれに限られない。第２の実施形態では増幅回路のその他の構成例について説明する。
【００６５】
図１６は、一般化された増幅回路の構成例を示している。図１６の増幅回路では、各ブランチ＃ｉの出力端にある点Ｂｉ（ｉ＝１、２、３、・・・、Ｎ）の間にインピーダンス変換器（インピーダンス変換器＃１〜＃Ｊ）が接続されている。ただし、図１０の例とは異なり、点Ｂ２と、点Ｂ３の間にインピーダンス変換器が接続されていない。すなわち、本実施形態に係る増幅回路では、入力端子のゲート直流電圧が２番目に低いトランジスタ２１を含む第１ブランチの出力端と、ゲート直流電圧が３番目に低いトランジスタ２１を含む第２ブランチの出力端の間にインピーダンス変換器が接続されていなくてもよい。
【００６６】
ここで、Ｊはインピーダンス変換器の数であり、Ｊ＝Ｎ−２の関係が成り立つ。
【００６７】
図１６の増幅回路では、第１線路と、第２線路と、インピーダンス変換器２４がいずれも合成器１３ａに含まれている。このように、合成器に第１線路、第２線路、インピーダンス変換器を形成してもよい。図１６の例のように、すべての第１線路、第２線路およびインピーダンス変換器が合成器に含まれていなくてもよい。少なくともいずれかの第１線路、第２線路およびインピーダンス変換器は合成器の一部であってもよい。また、すべての第１線路、第２線路およびインピーダンス変換器が合成器とは別に形成されていてもよい。
【００６８】
図１６の増幅回路のその他の構成は第１の実施形態に係る増幅回路（例えば、図１０）と同様である。すなわち、トランジスタ＃１〜＃Ｎの順で小さく設定されたゲートの直流電圧、第１線路および第２線路およびインピーダンス変換器の電気長は第１の実施形態に係る増幅回路と同様である。
【００６９】
図１６の増幅回路は、Ｎ本のブランチと、Ｎ−２（Ｊ）のインピーダンス変換器を含む。２本のブランチ（＃１、＃２）では、トランジスタ２１と、第１線路が直列に接続されている。Ｎ−２本のブランチでは、トランジスタ２１と、第２線路が直列に接続されている。ここで、Ｎは第１の実施形態と同様、３以上の正の整数である。図１７は、Ｎ＝４の場合における増幅回路の構成例を示している。Ｎは３以上の正の整数であれば、どのような値であってもよい。
【００７０】
第１の実施形態において、ブランチ＃１、＃２では、トランジスタ２１の寄生成分による電気長と、第１線路の電気長の和が略９０度の奇数倍（９０°×ｎ、ｎ＝１、３、５、７・・・）であり、ブランチ＃３〜＃Ｎでは、トランジスタ２１の寄生成分による電気長と、第２線路の電気長の和が略１８０度の正の整数倍（１８０°×ｍ、ｍ＝１、２、３、４、・・・）となっていた。インピーダンス変換器＃１〜＃Ｎ−１は、電気長が略９０度の奇数倍（９０×ｐ，ｐ＝１、３、５、７、・・・）に設定されていた。
【００７１】
第１線路、第２線路およびインピーダンス変換器の電気長を必要最小限に短く設定してもよい。これによって、増幅回路について実装スペースの軽減、製造コストの低減、ノイズの影響の低減を実現することができる。図１８は、第１線路、第２線路およびインピーダンス変換器における電気長を短くした増幅回路の構成例を示している。
【００７２】
図１８の例では、すべてのインピーダンス変換器２４の電気長が略９０度（略λ／４）に設定されている。また、ブランチ＃１、＃２においてトランジスタ２１の寄生成分による電気長と、第１線路の電気長の和が略９０度（略λ／４）に設定されている。ブランチ＃３〜＃Ｎにおいてトランジスタ２１の寄生成分による電気長と、第２線路の電気長の和が略１８０度（略λ／４）に設定されている。
【００７３】
図１９は、第１線路および第２線路の出力側の幅と、インピーダンス変換器の幅とを等しく構成した例を示している。このような構成を用いることにより、増幅回路の実装を容易にすることができる。出力の点Ｂｉ（ｉは１からＮの整数）に接続される第１線路および第２線路の幅とインピーダンス変換器の点Ｂｉに接続される部分の幅がＷｉで等しければよく、ＷｉとＷｊ（ｊは１からＮの整数でｉ≠ｊ）が異なっていてもよい。
【００７４】
図２０は、増幅回路の合成器に給電線が接続された第１の例を示している。図２０の増幅回路では、ブランチ＃２の第１線路２２Ｅに給電線２５が接続される。給電線２５は直流電源に接続されており、増幅回路に電力を供給する。図２１は、増幅回路の合成器に給電線が接続された第２の例を示している。図２１の増幅回路では、ブランチ＃２の第１線路２２Ｅに給電線２５が、ブランチ＃Ｎの出力側の点ＢＮに給電線２５ａがそれぞれ接続されている。給電線２５、２５ａは直流電源に接続されており、増幅回路に電力を供給する。給電線２５、２５ａは基板上に回路として実装されていてもよい。回路は、マイクロストリップ線路やインダクタ、コンデンサなどを組み合わせて実現される。
【００７５】
本実施形態に係る増幅回路では、ポイント間の電気長についてさらに追加の条件をつけることができる。以下では、電気長について追加の条件を付けて設計された増幅回路について説明する。
【００７６】
図２２は、入力端子と出力端子との間の電気長の差が略３６０度の倍数となっている増幅回路の構成例を示している。図２２の増幅回路のブランチ＃１、＃２では、素子２７と、トランジスタ２１と、第１線路が直列に接続されている。また、ブランチ＃３〜＃Ｎでは、素子２７と、トランジスタ２１と、第２線路が直列に接続されている。素子２７の種類については特に問わない。また、素子２７は必ずひとつの素子でなくてもよく、複数の素子が互いに配線された回路ブロックであってもよい。図２２の増幅回路のその他の構成は図１６の増幅回路と同様である。
【００７７】
点Ｉ１、Ｉ２、Ｉ３、・・・、ＩＮはそれぞれ回路のブランチ＃１、＃２、＃３、・・・、＃Ｎの入力側の端部の点である。一方、点Ｏは増幅回路の出力端を示している。以下では、増幅回路の２点間における電気長をＥＬ（）と記す。この表記を使った場合、例えば点Ｉ１と点Ｏとの間の電気長はＥＬ（Ｉ１−Ｏ）となる。
【００７８】
図２２の増幅回路では、各ブランチの入力側の端部の点と、増幅回路の出力端の点との間の電気長ＥＬ（Ｉ１−Ｏ）、ＥＬ（Ｉ２−Ｏ）、ＥＬ（Ｉ３−Ｏ）、・・・、ＥＬ（ＩＮ−Ｏ）は、電気長の差が略３６０度（略λ）の倍数となるように構成されている。したがって、図２２の回路では、ＥＬ（Ｉ１−Ｏ）、ＥＬ（Ｉ２−Ｏ）、ＥＬ（Ｉ３−Ｏ）、・・・、ＥＬ（ＩＮ−Ｏ）のうち、任意の２つの電気長を選択し、その差を求めると略３６０度（略λ）の倍数となる。
【００７９】
なお、ＥＬ（Ｉ１−Ｏ）、ＥＬ（Ｉ２−Ｏ）、ＥＬ（Ｉ３−Ｏ）、・・・、ＥＬ（ＩＮ−Ｏ）のうち、任意の２つの電気長を選択した場合、その差が０となるように増幅回路を構成してもよい。すなわち、ＥＬ（Ｉ１−Ｏ）、ＥＬ（Ｉ２−Ｏ）、ＥＬ（Ｉ３−Ｏ）、・・・、ＥＬ（ＩＮ−Ｏ）のうち、任意の２つの電気長を選択した場合、その差が略３６０度（略λ）の倍数または０となるように増幅回路を構成することができる。
【００８０】
図２２の回路では、各ブランチにおける素子２７のインピーダンスを調整し、電気長に係る上述の条件が満たされるようにしてもよい。したがって、それぞれのブランチにおいて、素子２７の電気長（インピーダンス）は異なる値に設定されていてもよい。なお、増幅回路の各ブランチは必ず素子２７を有していなくてもよい。すなわち、素子２７以外の配線、パターン、部品を使ってＩｉ−Ｏ（ｉ＝１、２、３、・・・、Ｎ）間の電気長の調整を行ってもよい。また、電気長の差が略０度を含む略３６０度の倍数からずれていてもよい。
【００８１】
例えば、本実施形態に係る増幅回路では、第１ブランチの入力端から回路の出力端子までの第１電気長どうしの差、第２ブランチの入力端から回路の出力端子までの第２電気長どうしの差、第１電気長と第２電気長の差がいずれも略０度を含む略３６０度の倍数であってもよい。
【００８２】
また、第１ブランチの入力端から合成器の出力端子までの第１電気長どうしの差、第２ブランチの入力端から合成器の出力端子までの第２電気長どうしの差、第１電気長と第２電気長の差がいずれも略０度を含む略３６０度の倍数に絶対値が略３０度以下の度数を加算した度数であってもよい。
【００８３】
図２３は、増幅回路に含まれる分配器の構成例を示している。図２３の増幅回路の分配器１０は、入力信号をＮ本のブランチに分配する。なお、図２３ではトランジスタ２１より出力側の構成が省略されている。増幅回路のトランジスタ２１より出力側の構成は、後述の各図のいずれの構成であってもよい。また、分配器１０はアナログ回路で実現しても、デジタル回路で実現してもよい。分配器１０をデジタル回路で実現する場合、電気長の調整をデジタル回路で実現してもよい。
【００８４】
図２４は、増幅回路が送信装置に実装された例を示している。図２４の増幅回路には、出力と直列に回路２６と、アンテナ９が接続されている。回路２６は、例えば増幅回路８と、アンテナ９との間のインピーダンス整合を取るための回路である。ただし、回路２６の機能および構成については特に限定しない。
【００８５】
第１の実施形態では、増幅回路が送信装置の送信する無線信号の増幅を行う場合を例に説明した。ただし、増幅回路が実装される装置の種類や、増幅回路の用途はこれに限定されない。また、上述ではキャリア周波数の信号の増幅を目的とした増幅回路を説明したが、増幅対象の信号の周波数については特に限定しない。
【００８６】
図２５は、増幅回路の出力に負荷を接続した第１の例を示している。図２５の増幅回路８の出力には負荷Ｒｌｏａｄが接続されている。負荷Ｒｌｏａｄはどのような機械、構成要素、装置であってもよい。図２６は、増幅回路の出力に負荷を接続した第２の例を示している。図２６の増幅回路８の出力には、回路２６と、負荷Ｒｌｏａｄが直列に接続されている。回路２６は、増幅回路８と、負荷Ｒｌｏａｄとの間のインピーダンス整合を取るための回路であってもよいが、回路２６の構成や機能については特に問わない。なお、図２５、図２６における増幅回路８の構成は上述の各図の増幅回路のいずれの構成であってもよい。
【００８７】
上述の各実施形態に係る増幅回路を用いることにより、振幅レベルの変動が大きい信号についても、出力信号のひずみを抑制し、効率的な増幅を行うことができる。また、上述の各実施形態に係る増幅回路を使うことにより、回路に存在する寄生成分や、信号の高調波成分の影響を軽減することが可能である。
【００８８】
なお、本発明は上記各実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記各実施形態に開示されている複数の構成要素を適宜組み合わせることによって種々の発明を形成できる。また例えば、各実施形態に示される全構成要素からいくつかの構成要素を削除した構成も考えられる。さらに、異なる実施形態に記載した構成要素を適宜組み合わせてもよい。
【符号の説明】
【００８９】
１  送信装置
２  計算機
３  ホストインタフェース
４  符号化回路
５  Ｄ／Ａコンバータ
６  局部発振器
７  変調回路
８  増幅回路
９  アンテナ
１０  分配器
１１  直流電源
１２  増幅素子
１３、１３ａ  合成器
２０、２０ａ  ブランチ
２１  トランジスタ
２２、２２Ａ、３０、３１、３２、３３、３４、３５  線路
２２Ｄ、２２Ｅ  第１線路
２２Ｆ、２２Ｇ  第２線路
２３  寄生成分
２４Ａ、２４Ｂ、２４Ｃ、２４Ｄ、２４Ｅ  インピーダンス変換器
２５、２５ａ  給電線
２６  回路
２７  素子
【図１】
2020047984.tif 000003
【図２】
2020047984.tif 000004
【図３】
2020047984.tif 000005
【図４】
2020047984.tif 000006
【図５】
2020047984.tif 000007
【図６】
2020047984.tif 000008
【図７】
2020047984.tif 000009
【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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