(57)【要約】【課題】  増幅器の電力効率を広帯域で高いレベルに維持することができる増幅装置を提供する。【解決手段】  増幅装置１は、所定周波数帯域内の周波数を有する信号が入出力される増幅器２と、前記信号に対して基本波整合処理を行う基本波整合回路１３と、前記信号に対して高調波処理を行う第１及び第２高調波処理回路１１，１２とを備えている。基本波整合回路１３及び高調波処理回路１１，１２が処理の対象としている信号波の基本周波数は、前記所定周波数帯域内の値に設定されているとともに、各回路１１〜１３で互いに異なる値に設定されている。【選択図】図１
2014131166.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定周波数帯域内の周波数を有する信号が入出力される増幅器と、
前記信号における基本波に対して基本波整合処理を行う基本波整合回路と、
前記信号における基本波のｎ次高調波（ｎは２以上の整数）に対して高調波処理を行う高調波処理回路と、を備え、
前記基本波整合処理回路が処理の対象としている基本波の周波数と、前記高調波処理回路が処理の対象としているｎ次高調波の基本周波数とが、前記所定周波数帯域内であるとともに、互いに異なる値であることを特徴とする増幅装置。
【請求項２】
前記高調波処理回路を複数備え、
複数の前記高調波処理回路は、互いに異なる次数の高調波処理を行うものであり、
複数の前記高調波処理回路の内の少なくとも１つの前記高調波処理回路が処理の対象としているｎ次高調波の基本周波数は、前記基本波整合回路が処理の対象としている基本波の周波数と異なる値である請求項１に記載の増幅装置。
【請求項３】
複数の前記高調波処理回路それぞれが処理の対象としているｎ次高調波の基本周波数は、前記基本波整合回路が処理の対象としている基本波の周波数と異なる値であるとともに、複数の前記高調波処理回路ごとに互いに異なる値である請求項２に記載の増幅装置。
【請求項４】
複数の前記高調波処理回路の内、他の高調波処理回路よりもより低次の高調波処理を行う高調波処理回路が処理の対象としているｎ次高調波の基本周波数が、前記所定周波数帯域内における前記信号に対して基本波整合処理を行ったときに前記増幅器の電力効率が相対的に低く現れる周波数とされている請求項２又は３に記載の増幅装置。
【請求項５】
前記基本波整合処理回路が処理の対象としている基本波の周波数は、前記所定周波数帯域の中心周波数又はその近傍の周波数である請求項１〜４のいずれか一項に記載の増幅装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、無線通信装置等に用いられる増幅装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、移動通信システムでは広帯域化が進められており、電力増幅器においても、高効率化に加えて広帯域化へのニーズが高まっている。
高効率化については、従来から種々の方策が試みられている。例えば、高効率の増幅器として、ドハティ方式の増幅器が知られている。また、他の技術として、出力電力に応じて必要な分だけ増幅器を動作させる方式である、ＥＴ方式又はＥＥＲ方式などの電源変調方式（Ｓｕｐｐｌｙ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ：ＳＭ方式）がある（例えば、特許文献１参照）。さらに、増幅器の電源に一定電圧を印加するが、増幅器の出力側の負荷インピーダンスを変化させる事で、出力電力を変化させる方式（Ｌｏａｄ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ：ＬＭ方式）もある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−０４５５０７
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
一方、広帯域化については、増幅器におけるドレイン−ソース間の寄生容量の影響等によって、各周波数ごとで基本波及び高調波に対する最適なインピーダンスが異なるため、ある周波数では高効率であっても、他の周波数では効率特性が劣化してしまうという問題を有している。
この問題を解決し、増幅器の電力効率を広帯域で高いレベルに維持するためには、周波数に応じた信号波の位相調整が必要であり、上記各技術では対応が困難である。
【０００５】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、増幅器の電力効率を広帯域で高いレベルに維持することができる増幅装置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】
【０００６】
（１）上記目的を達成するための本発明の増幅装置は、所定周波数帯域内の周波数を有する信号が入出力される増幅器と、前記信号における基本波に対して基本波整合処理を行う基本波整合回路と、前記信号における基本波のｎ次高調波（ｎは２以上の整数）に対して高調波処理を行う高調波処理回路と、を備え、前記基本波整合処理回路が処理の対象としている基本波の周波数と、前記高調波処理回路が処理の対象としているｎ次高調波の基本周波数とが、前記所定周波数帯域内であるとともに、互いに異なる値であることを特徴としている。
【０００７】
上記構成の増幅装置によれば、基本波整合回路及び高調波処理回路を備えているので、基本波整合回路が処理対象としている基本波の周波数を有する信号、及び、高調波処理回路が処理の対象としている高調波の基本周波数を有する信号について増幅器の電力効率を高めることができる。
これに加え、前記基本波整合処理回路が処理の対象としている基本波の周波数と、前記高調波処理回路が処理の対象としているｎ次高調波の基本周波数とは、互いに異なる値なので、基本波整合回路における基本波の周波数、及び高調波処理回路におけるｎ次高調波の基本周波数を所定周波数帯域内で分散させて設定すれば、両回路による電力効率を高める効果を、所定周波数帯域の全域に亘って及ぼすことができる。
この結果、基本波整合回路や高調波処理回路を用いるといった簡易な構成で、増幅器の電力効率を広帯域で高いレベルに維持することができる。
【０００８】
（２）上記増幅装置において、前記高調波処理回路を複数備え、複数の前記高調波処理回路は、互いに異なる次数の高調波処理を行うものであり、複数の前記高調波処理回路の内の少なくとも１つの前記高調波処理回路が処理の対象としているｎ次高調波の基本周波数は、前記基本波整合回路が処理の対象としている基本波の周波数と異なる値であることが好ましい。
この場合、複数の高調波処理回路それぞれが処理対象としているｎ次高調波の基本周波数の値を所定周波数帯域内で分散させて設定することができ、各回路による電力効率を高める効果を、より均一に所定周波数帯域の全域に亘って及ぼすことができる。
【０００９】
（３）さらに、複数の前記高調波処理回路それぞれが処理の対象としているｎ次高調波の基本周波数は、前記基本波整合回路が処理の対象としている基本波の周波数と異なる値であるとともに、複数の前記高調波処理回路ごとに互いに異なる値であることが好ましく、この場合、所定周波数帯域内で、複数の高調波処理回路それぞれが処理対象としているｎ次高調波の基本周波数の値をさらに効率よく分散させることができる。
【００１０】
（４）また、高調波処理回路が行う高調波処理は、処理対象の高調波が低次であればあるほど電力効率を高める効果が大きい。このため、上記増幅装置において、複数の前記高調波処理回路の内、他の高調波処理回路よりもより低次の高調波処理を行う高調波処理回路が処理の対象としているｎ次高調波の基本周波数が、前記所定周波数帯域内における前記信号に対して基本波整合処理を行ったときに前記増幅器の電力効率が相対的に低く現れる周波数とされていることが好ましい。
この場合、増幅器の電力効率が低く現れる部分を効果的に改善でき、増幅器の電力効率を所定周波数帯域内でより均一にすることができる。
【００１１】
（５）また、基本波整合回路による基本波整合処理は、増幅器の電力効率特性がより高いレベルとなる方向に大きく影響を与えるので、前記基本波整合処理回路が処理の対象としている基本波の周波数は、前記所定周波数帯域の中心周波数又はその近傍の周波数であることが好ましい。
この場合、所定周波数帯域内における増幅器の電力効率のレベルを全体的に高めるのに有利である。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、増幅器の電力効率を広帯域で高いレベルに維持することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】一実施形態に係る増幅装置の構成を示すブロック図である。
【図２】入力信号の周波数が２．６ＧＨｚの場合における、整合処理を行ったときの出力と電力効率についての測定結果を示すグラフである。
【図３】本実施形態の増幅装置における、入力信号の周波数に対する増幅器の電力効率の変化を示したグラフである。
【図４】第１のモデルに係る増幅装置における信号線路の回路図である。
【図５】第２のモデルに係る増幅装置における信号線路の回路図である。
【図６】第１のモデル及び第２のモデルにおける負荷インピーダンスを示したスミスチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の好ましい実施形態について図面を参照しながら説明する。
図１は、一実施形態に係る増幅装置１の構成を示すブロック図である。この増幅装置１は、増幅器２を備えており、移動体通信システムにおけるモバイル端末又は基地局装置などの無線通信装置に搭載され、通信信号の増幅を行う。
本実施形態の増幅装置１は、例えば、２．５〜２．７ＧＨｚの間の周波数帯域の信号の増幅が可能に構成されており、広帯域の通信信号に対応している。
本実施形態の増幅器２は、例えば、ＧａＮ−ＨＥＭＴ（窒化ガリウム高電子移動度トランジスタ）を用いて構成されている。
【００１５】
図１中、増幅器２は、通信信号の信号処理を行う信号処理部（図示せず）から、所定周波数帯域としての２．５〜２．７ＧＨｚの間の帯域の入力信号Ｐｉが与えられると、出力信号Ｐｏを出力する。
増幅器２の出力信号Ｐｏは、アンテナ等（図示せず）が接続される出力端３に、信号線路４を介して与えられる。
【００１６】
信号線路４は、増幅器２と、出力端３との間に設けられた線路やワイヤ、必要な外部回路基板等によって構成されている。
信号線路４には、第１高調波処理回路１１と、第２高調波処理回路１２と、基本波整合回路１３とが設けられている。第１高調波処理回路１１、及び第２高調波処理回路１２は、増幅器２の出力信号Ｐｏに対して高調波処理を行う機能を有している。基本波整合回路１３は、出力信号Ｐｏに対して基本波整合処理を行う機能を有している。
【００１７】
第１高調波処理回路１１、及び第２高調波処理回路１２は、信号線路４から分岐したオープンスタブで構成される場合や、信号線路４を構成している線路や、ワイヤ等の各要素で実施される場合がある。
基本波整合回路１３は、信号線路４を構成している各要素によって構成される。
【００１８】
増幅器２の出力信号Ｐｏは、第１高調波処理回路１１、第２高調波処理回路１２、及び基本波整合回路１３が設けられた信号線路４を通過することで、各回路１１〜１３によって整合処理が行われる。出力信号Ｐｏは、その後、出力端３に到達すると、ＲＦ信号として前記アンテナ等によって出力される。
【００１９】
各回路１１〜１３は、増幅器２の出力信号Ｐｏに対して整合処理を行うことで、基本波及び高調波の位相を最適に調整し、増幅器２の電力効率を所定周波数帯域で高いレベルに維持する機能を有している。
基本波整合回路１３は、周波数２．６ＧＨｚを有する基本波に対して基本波整合処理を行う。
第１及び第２高調波処理回路１１，１２は、基本波のｎ次高調波（ｎは２以上の整数）に対して高調波処理を行う。
第１高調波処理回路１１は、周波数２．５ＧＨｚを有する基本波の２次高調波（２倍波）の高調波処理を行う。つまり、第１高調波処理回路１１は、周波数５ＧＨｚを有する信号波の整合処理を行う。
第２高調波処理回路１２は、周波数２．７ＧＨｚを有する基本波の３次高調波（３倍波）の高調波処理を行う。つまり、第２高調波処理回路１２は、周波数８．１ＧＨｚを有する信号波の整合処理を行う。
【００２０】
本実施形態の増幅装置１は、各回路１１〜１３を上記のように構成することで、２．５ＧＨｚ〜２．７ＧＨｚの周波数帯域の入力信号Ｐｉに対して電力効率を高いレベルに維持することができる。
【００２１】
ここで、本発明者が行った、上記構成の増幅装置１に関する評価試験について説明する。
本発明者は、まず、増幅装置１に用いられている増幅器２の電力効率が最適となる出力側の負荷インピーダンスについて、ロードプル法により測定した。測定条件としては、ドレイン電圧を２８Ｖとし、入力信号に含まれる基本波の他、２倍波、３倍波における最適な負荷インピーダンスを測定した。
【００２２】
下記表１は、周波数が２．６ＧＨｚの入力信号に対して、増幅器２の電力効率が最適となる出力側の基本波及び高調波（２倍波及び３倍波）の負荷インピーダンスを測定した測定結果の一例を示している。なお、ここでは、負荷インピーダンスに相当する値として、反射波の大きさ（ＭＡＧ）及び位相（ＡＮＧ）で示している。
【００２３】
【表１】
2014131166.tif 000003
【００２４】
また、入力信号の周波数が２．６ＧＨｚの場合における、増幅器２の出力側の基本波及び／又は高調波について、表１中の最適な負荷インピーダンスの値を用いて最適な位相となるように整合処理を行い、そのときの３ｄＢ利得圧縮点における出力（Ｐ３ｄＢ）と電力効率を上記同様、ロードプル法により測定した。その結果を下記表２に示す。
【００２５】
【表２】
2014131166.tif 000004
【００２６】
表２では、基本波のみ整合処理を行った場合、２倍波について高調波処理を行った場合、及び、２倍波及び３倍波について高調波処理を行った場合のそれぞれについて、３ｄＢ利得圧縮点における出力（Ｐ３ｄＢ）と、そのときの電力効率を測定した結果を示している。
【００２７】
さらに、図２は、入力信号の周波数が２．６ＧＨｚの場合における、上記整合処理を行ったときの出力と電力効率についての測定結果を示すグラフである。図中、横軸は、出力、縦軸は、電力効率を示している。また、図中、破線１０１で示した線図は、基本波のみ整合処理を行った場合の測定結果、細実線１０２で示した線図は、２倍波について高調波処理を行った場合の測定結果、太実線１０３は、２倍波及び３倍波について高調波処理を行った場合の測定結果を示している。
【００２８】
上記結果から、基本波のみ整合処理を行った場合よりも２倍波のみ高調波処理を行った場合の方が電力効率が高く、２倍波のみ高調波処理を行った場合よりも２倍波及び３倍波で高調波処理を行った場合の方が電力効率が高くなっていることが判る。
【００２９】
上記結果では、２．６ＧＨｚの信号を増幅した場合において、２倍波及び３倍波について高調波処理を行うことで、最大の電力効率（本例では７５．１％）を得ることができるが、例えば、２．５〜２．７ＧＨｚの周波数帯域内での他の周波数の信号を同様の処理を行ったとしても、高い電力効率を維持することはできない。その理由は、最適な負荷インピーダンスが、入力信号の周波数に応じて異なるからである。
【００３０】
下記表３は、周波数が２．５ＧＨｚの入力信号に対して、増幅器２の電力効率が最適となる出力側の基本波及び高調波（２倍波及び３倍波）の負荷インピーダンスを測定した測定結果の一例を示している。
さらに、下記表４は、入力信号の周波数が２．５ＧＨｚの場合における、表３の結果に基づいて整合処理を行ったときの出力と電力効率について測定した測定結果の一例を示している。
【００３１】
【表３】
2014131166.tif 000005
【００３２】
【表４】
2014131166.tif 000006
【００３３】
下記表５は、周波数が２．７ＧＨｚの入力信号に対して、増幅器２の電力効率が最適となる出力側の基本波及び高調波（２倍波及び３倍波）の負荷インピーダンスを測定した測定結果の一例を示している。
さらに、下記表６は、入力信号の周波数が２．７ＧＨｚの場合における、表５の結果に基づいて整合処理を行ったときの出力と電力効率について測定した測定結果の一例を示している。
【００３４】
【表５】
2014131166.tif 000007
【００３５】
【表６】
2014131166.tif 000008
【００３６】
上記のように、入力信号の周波数に応じて、基本波及び高調波の最適負荷インピーダンスが異なることが判る。
【００３７】
ここで、上記測定結果から、各周波数において、２倍波について整合処理を行った場合でも、２倍波及び３倍波について整合処理を行った場合と同程度に電力効率の向上を図ることができることは明らかである。本発明者は、この点に着目し、基本波整合処理、２倍波の高調波処理、及び３倍波の高調波処理をそれぞれ所定周波数帯域内の周波数に振り分けて行えば、個別の周波数ごとに評価すると最大限の電力効率は得られないが、所定周波数帯域内で、増幅器２の電力効率を高いレベルで維持できるとの知見を得て、本発明に至った。
【００３８】
上記知見に基づいてなされた図１に示す本実施形態の増幅装置１は、上述したように、基本波整合回路１３が、入力信号Ｐｉにおける基本波に対して整合処理を行うように構成され、第１高調波処理回路１１が、入力信号Ｐｉにおける基本波の２倍波に対して高調波処理を行うように構成され、第２高調波処理回路１２が、入力信号Ｐｉおける基本波の３倍波に対して高調波処理を行うように構成されている。
さらに、基本波整合回路１３は、周波数２．６ＧＨｚを有する基本波の基本波整合処理を行う。
また、第１高調波処理回路１１は、周波数２．５ＧＨｚを有する基本波の２次高調波（２倍波）の高調波処理を行う。
第２高調波処理回路１２は、周波数２．７ＧＨｚを有する基本波の３次高調波（３倍波）の高調波処理を行う。
【００３９】
このように、本実施形態の増幅装置１では、基本波整合回路１３が処理の対象としている基本波の周波数（２．６ＧＨｚ）、第１高調波処理回路１１が高調波処理の対象としている２倍波の基本周波数（２．５ＧＨｚ）、及び、第２高調波処理回路１２が高調波処理の対象としている３倍波の基本周波数（２．７ＧＨｚ）は、所定周波数帯域内（２．５〜２．７ＧＨｚ）で、分散するように振り分けられている。
【００４０】
本発明者は、上記構成の増幅装置１の電力効率をロードプル法によって測定し、所定周波数帯域内で入力信号の周波数を変化させたときの電力効率の変化について評価した。
本実施形態の増幅装置１を実施例品、２．６ＧＨｚのみで最適に設定された増幅装置１（表１の負荷インピーダンスに基づいて、２倍波及び３倍波について整合処理を行ったもの）を比較例品とし、２．５〜２．７ＧＨｚの周波数帯域内における５つの周波数（２．５ＧＨｚ、２．５５ＧＨｚ、２．６ＧＨｚ、２．６５ＧＨｚ、２．７ＧＨｚ）について、電力効率を測定し、比較した。
【００４１】
図３は、本実施形態の増幅装置１における、入力信号の周波数に対する増幅器２の電力効率の変化を示したグラフである。図中、横軸は入力信号の周波数（ＧＨｚ）、縦軸は電力効率（％）を示している。
図中、細実線２０１は、比較例品である２．６ＧＨｚで最適に設定された場合の増幅装置１による電力効率の変化を示している。
太実線２０２は、実施例品である本実施形態の増幅装置１による電力効率の変化を示している。
比較例品では、２．６ＧＨｚにおいて最適に設定されているため、測定した周波数帯域中、２．６ＧＨｚ以外の周波数では、電力効率の劣化が見られる。特に、２．５ＧＨｚでは、約６６％と、最大の電力効率（７５．１％）と比較して、大きく劣化している。
【００４２】
一方、実施例品では、例えば、２．６ＧＨｚにおける電力効率は、比較例品よりも小さいが、２．５〜２．７ＧＨｚの周波数帯域内において、大きく劣化することなく安定していることが判る。
破線２０３は、電力効率が７３％のレベルを示しており、実施例品では、２．５〜２．７ＧＨｚの周波数帯域内において、破線２０３以上、つまり電力効率７３％以上を維持している。
【００４３】
以上のように、本実施形態の増幅装置１では、基本波整合回路１３が処理の対象としている基本波の周波数と、第１及び第２高調波処理回路１１，１２が処理の対象としている高調波の基本周波数とが、所定周波数帯域内であるとともに、互いに異なる値である。
つまり、本実施形態の増幅装置１では、基本波整合処理を行う基本波整合回路１３が処理の対象としている基本波の周波数を２．６ＧＨｚ、２倍波の高調波処理を行う第１高調波処理回路１１が処理の対象としている２倍波の基本周波数を２．５ＧＨｚ、３倍波の高調波処理を行う第２高調波処理回路１２が処理の対象としている３倍波の基本周波数を２．７ＧＨｚとした。これにより、各回路１１〜１３が処理の対象としている各信号波の基本周波数を、所定の周波数帯域内で分散するように振り分けることで、増幅器２の電力効率を広帯域で高いレベルに維持することを実現している。
【００４４】
上記構成の増幅装置１によれば、各回路１１〜１３を備えているので、基本波整合回路１３が処理対象としている基本波の周波数を有する信号、及び、第１及び第２高調波処理回路１１，１２が処理の対象としている高調波の基本周波数を有する信号について増幅器の電力効率を高めることができる。
これに加え、基本波整合回路１３が処理の対象としている基本波の周波数と、第１及び第２高調波処理回路１１，１２が処理の対象としている高調波の基本周波数とは、互いに異なる値とすることで所定周波数帯域内で分散させて設定されているので、各回路による電力効率を高める効果を、所定周波数帯域の全域に亘って及ぼすことができる。
この結果、基本波整合回路１３や高調波処理回路１１，１２を用いるといった簡易な構成で、増幅器２の電力効率を広帯域で高いレベルに維持することができる。
【００４５】
また、上記実施形態の増幅装置１では、基本波整合回路１３が処理の対象としている基本波の周波数、及び、第１及び第２高調波処理回路１１，１２が処理の対象としている高調波の基本周波数は、各回路１１〜１３ごとに互いに異なる値に設定されているので、所定周波数帯域内で、基本波整合回路１３が処理の対象としている基本波の周波数の値、及び、第１及び第２高調波処理回路１１，１２が処理の対象としている高調波の基本周波数の値をさらに効率よく分散させることができる。これによって、所定周波数帯域内で、増幅器２の電力効率を一定のレベルに維持するのが容易となる。
【００４６】
また、基本波整合回路１３による基本波整合処理は、増幅器２の電力効率特性がより高いレベルとなる方向に大きく影響を与えるところ、上記実施形態の増幅装置１では、基本波整合回路１３が処理の対象としている基本波の周波数は、所定周波数帯域である２．５〜２．７ＧＨｚの中心周波数である２．６ＧＨｚに設定されている。
この場合、例えば、基本波整合回路が処理の対象としている基本波の周波数を２．５ＧＨｚに設定した場合と比較して、所定周波数帯域内における増幅器２の電力効率のレベルを全体的に高めるのに有利である。
なお、本実施形態では、所定周波数帯域の中心周波数に設定したが、例えば、所定周波数帯域の中心周波数の近傍の周波数であってもよい。ここで、中心周波数の近傍とは、下記式で定まる範囲で表される。
中心周波数近傍の範囲  ＝  中心周波数±（所定周波数帯域／４）
【００４７】
従って、本実施形態では、所定周波数帯域が２．５〜２．７ＧＨｚなので、中心周波数近傍の範囲は、中心周波数−（所定周波数帯域／４）以上、中心周波数＋（所定周波数帯域／４）以下の範囲で、２．５５ＧＨｚ以上、２．６５ＧＨｚ以下となる。
【００４８】
なお、電力効率を高める効果は、基本波整合処理が最も大きく、２倍波の高調波処理、３倍波の高調波処理、・・の順番で徐々に小さくなる。つまり、低次の高調波処理であればあるほど電力効率に高める効果が大きい。
よって、より低次の高調波処理を行う高調波処理回路が処理の対象としている高調波の基本周波数が、所定周波数帯域内における入力信号に対して基本波整合処理を行ったときに増幅器２の電力効率が相対的に低く現れる周波数とされていることが好ましい。
言い換えると、増幅装置１において、基本波整合処理のみで最適化した上で広帯域での電力効率を評価したときに、電力効率の劣化が大きく現れる周波数に対しては、より低次の高調波処理を行うように構成することができる。
これにより、増幅器２の電力効率において、より大きく劣化が現れる部分（電力効率が低く現れる部分）を効果的に改善でき、増幅器２の電力効率を所定周波数帯域内でより均一にすることができる。
【００４９】
例えば、図３中の比較例品では、周波数２．５ＧＨｚにおける電力効率は、周波数２．７ＧＨｚにおける電力効率よりもより大きく劣化している。
これに対して本実施形態では、電力効率を高める効果が第２高調波処理回路１２よりも大きい第１高調波処理回路１１が処理の対象としている高調波の基本周波数を、電力効率の劣化がより大きい２．５ＧＨｚに設定している。これによって、電力効率の劣化がより大きく現れている部分を効果的に改善することができ、増幅器２の電力効率を所定周波数帯域内の全域に亘ってより均一に高いレベルに維持することができる。
【００５０】
次に、上記増幅装置１が有する基本波整合回路１３、第１高調波処理回路１１、及び第２高調波処理回路１２のより具体的な回路構成について、コンピュータを用いたシミュレーションによってモデルを作成し検証した。
検証試験は、基本波整合回路１３、第１高調波処理回路１１、及び第２高調波処理回路１２を有する信号線路４について２種類のモデルを設定した。そしてこれらモデルによる各周波数における出力側の負荷インピーダンスをシミュレーションによって求めた。
上記シミュレーションの結果から、所定周波数帯域内の周波数の入力信号に対して目標として設定すべき負荷インピーダンスが得られる回路が構成可能かどうかを確認した。
【００５１】
図４は、第１のモデルに係る増幅装置１における信号線路４の回路図である。図中、増幅器２（図１）を再現する負荷抵抗２０と、出力端３（図１）を再現する負荷抵抗２１とが、信号線路４により接続されている。
【００５２】
信号線路４は、増幅器２側（負荷抵抗２０側）から出力端３側（負荷抵抗２１側）に向かって、ワイヤ２２ａ、テーパ線路２３、ワイヤ２２ｂ、マイクロストリップ線路２４、ジャンクション２６、ワイヤ２２ｃ、基板パッケージのフィードスルー部２７、リボン２５、及び外部回路基板２８を備えて構成されている。
ジャンクション２６には、オープンスタブ３０が接続されている。
第１のモデルにおいて、ワイヤ２２ａから、フィードスルー部２７までに接続されている各要素は、ひとつのパッケージ基板上に実装されている場合を想定している。
外部回路基板２８は、パッケージ基板にリボン２５を介して接続されており、整合処理を行うに際して必要に応じて接続される。
【００５３】
この第１のモデルでは、２倍波の高調波処理は、オープンスタブ３０によって行うように構成され、３倍波の高調波処理は、信号線路４を構成している上記各部によって行うように構成されている。
さらに、基本波整合処理も、信号線路４を構成している上記各部によって実現されている。
つまり、第１のモデルでは、オープンスタブ３０が第１高調波処理回路１１に相当し、信号線路４を構成している上記各部が、第２高調波処理回路１２、及び基本波整合回路１３に相当する。
【００５４】
なお、第１のモデルのオープンスタブ３０は、３倍波の高調波処理を信号線路４を構成している上記各部によって行うように構成されているため、そのライン長を自由に調整し利用することができる。
また、第１のモデルにおいて、オープンスタブ３０が、３倍波の高調波処理を行うように構成してもよい。この場合、２倍波の高調波処理は、信号線路４を構成している上記各部によって行われる。
【００５５】
第１のモデルについて、基本波整合回路１３が行う基本波整合処理については、２．６ＧＨｚの基本波での最適負荷インピーダンス（表１）、第１高調波処理回路１１が行う２倍波の高調波処理については、２．５ＧＨｚの２倍波での最適負荷インピーダンス（表３）、第２高調波処理回路１２が行う３倍波の高調波処理については、２．７ＧＨｚの３倍波での最適負荷インピーダンス（表５）を目標値として、各部を設定した。そして、設定したモデルについてシミュレーションを行い、負荷インピーダンスを求めた。
【００５６】
図５は、第２のモデルに係る増幅装置１における信号線路４の回路図である。
図中、信号線路４は、増幅器２側（負荷抵抗２０側）から出力端３（負荷抵抗２１側）に向かって、ワイヤ２２ａ、第１ジャンクション２６ａ、マイクロストリップ線路２４、第２ジャンクション２６ｂ、ワイヤ２２ｂ、フィードスルー部２７、リボン２５、外部回路基板２８を備えて構成されている。
【００５７】
第２のモデルは、オープンスタブを２つ備えている点において第１のモデルと相違している。第１ジャンクション２６ａには、第１オープンスタブ３０ａが接続されており、第２ジャンクション２６ｂには、第２オープンスタブ３０ｂが接続されている。
第２のモデルでは、２倍波の高調波処理は、第１オープンスタブ３０ａによって行うように構成され、３倍波の高調波処理は、第２オープンスタブ３０ｂによって行うように構成されている。また、基本波整合処理は、信号線路４を構成している上記各部によって実現されている。
つまり、第２のモデルでは、第１オープンスタブ３０ａが第１高調波処理回路１１に相当し、第２オープンスタブ３０ｂが第２高調波処理回路１２に相当し、信号線路４を構成している上記各部が、基本波整合回路１３に相当する。
【００５８】
なお、第２のモデルの両オープンスタブ３０ａ，３０ｂは、そのライン長が、１／４λ  ±  １／８λ以内の長さ（１／８λ＜ライン長＜３／８λ）に設定されている。
また、第１オープンスタブ３０ａが、３倍波の高調波処理を行い、第２オープンスタブ３０ｂが、２倍波の高調波処理を行うように構成してもよい。
【００５９】
第２のモデルについても、基本波整合処理、及び高調波処理それぞれについての最適負荷インピーダンスの目標値を、第１のモデルと同様の値とし、各部を設定した。そして、設定したモデルについてシミュレーションを行い、負荷インピーダンスを求めた。
【００６０】
下記表７は、図４に示す第１のモデルにおける負荷インピーダンスを求めた結果、下記表８は、図５に示す第２のモデルにおける負荷インピーダンスを求めた結果を示している。
【００６１】
【表７】
2014131166.tif 000009
【００６２】
【表８】
2014131166.tif 000010
【００６３】
表７及び表８に示すように、いずれのモデルにおいても、各最適負荷インピーダンスは、目標値に近似していることが判る。
【００６４】
図６は、第１のモデル及び第２のモデルにおける負荷インピーダンスをプロットしたスミスチャートである。図６では、第１のモデル及び第２のモデルの２．０ＧＨｚから８．２ＧＨｚまでの負荷インピーダンスの変化を示している。
図中、実線は第１のモデルの負荷インピーダンスの変化の軌跡を示している。図中、破線は第２のモデルの負荷インピーダンスの変化の軌跡を示している。
【００６５】
また、黒塗りの点ｍ１〜ｍ３は、第１のモデルの負荷インピーダンスをプロットしたものであり、点ｍ１は、基本波である２．６ＧＨｚでの負荷インピーダンス、点ｍ２は、２．５ＧＨｚの２倍波である５．０ＧＨｚでの負荷インピーダンス、点ｍ３は、２．７ＧＨｚの３倍波である８．１ＧＨｚでの負荷インピーダンスを示している。
白抜きの点ｍ５〜ｍ７は、第２のモデルの負荷インピーダンスをプロットしたものであり、点ｍ５は、基本波である２．６ＧＨｚでの負荷インピーダンス、点ｍ６は、２．５ＧＨｚの２倍波である５．０ＧＨｚでの負荷インピーダンス、点ｍ７は、２．７ＧＨｚの３倍波である８．１ＧＨｚでの負荷インピーダンスを示している。
【００６６】
図に示すように、第１のモデルと第２のモデルとでは、その軌跡は異なるが、基本波である２．６ＧＨｚでの負荷インピーダンス、２．５ＧＨｚの２倍波である５．０ＧＨｚでの負荷インピーダンス、２．７ＧＨｚの３倍波である８．１ＧＨｚでの負荷インピーダンスについては、互いに近似した値が得られていることが判る。
【００６７】
以上のように、上記シミュレーションの結果から、所定周波数帯域内の周波数の入力信号に対して目標として設定すべき負荷インピーダンスが得られる回路が構成可能であることを確認した。
【００６８】
なお本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態では、信号線路４に基本波整合回路１３の他、２つの高調波処理回路（第１高調波処理回路１１及び第２高調波処理回路１２）を設けた場合を例示したが、例えば、基本波整合回路１３と、一つの高調波処理回路とを設けた構成としてもよい。
この場合において、基本波整合回路１３が処理の対象としている基本波の周波数と、一つの高調波処理回路が処理の対象としている高調波の基本周波数とは、互いに異なる値とされる。これによって、２つの周波数を所定周波数帯域内で、分散させて設定できるので、両回路による電力効率を高める効果を広帯域で高いレベルに維持することができる。
【００６９】
また、逆に、より多数の高調波処理回路を設けても良い。この場合、これら多数の高調波処理回路は、互いに異なる次数の高調波処理を行うように構成され、さらに、多数の高調波処理回路の内、少なくとも１つの高調波処理回路は、基本波整合回路１３が処理の対象としている基本波の周波数とは異なる値の周波数を有する基本波の高調波に対して高調波処理を行う。
この場合、より多数の高調波処理回路が処理の対象としている高調波の基本周波数を所定周波数帯域内でより分散させて設定することができる。
【００７０】
なお、今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した意味ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味、及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【００７１】
１  増幅装置
２  増幅器
１１  第１高調波処理回路
１２  第２高調波処理回路
１３  基本波整合回路
【図１】
2014131166.tif 000011
【図２】
2014131166.tif 000012
【図３】
2014131166.tif 000013
【図４】
2014131166.tif 000014
【図５】
2014131166.tif 000015
【図６】
2014131166.tif 000016