(57)【要約】  前段側のトランジスタ（１）により増幅されたＲＦ信号に含まれている基本波の通過を阻止して、そのＲＦ信号に含まれている高調波を後段側のトランジスタ（２）に供給する高調波供給回路（３）と、前段側のトランジスタ（１）により増幅されたＲＦ信号に含まれている高調波の通過を阻止して、そのＲＦ信号に含まれている基本波を後段側のトランジスタ（２）に供給する基本波供給回路（４）とを備えるように構成する。これにより、後段側のトランジスタ（２）がＲＦ信号を増幅する際、前段側のトランジスタ（１）により増幅されたＲＦ信号に含まれている高調波を利用することができる。
2017122271.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
縦続に接続されている複数のトランジスタと、
前記複数のトランジスタの段間に接続されており、前段側のトランジスタにより増幅された信号に含まれている基本波の通過を阻止して、前記信号に含まれている高調波を後段側のトランジスタに供給する高調波供給回路と、
前記高調波供給回路と並列に接続されており、前段側のトランジスタにより増幅された信号に含まれている高調波の通過を阻止して、前記信号に含まれている基本波を後段側のトランジスタに供給する基本波供給回路と
を備えた高周波増幅器。
【請求項２】
前記基本波供給回路は、
前段側のトランジスタと後段側のトランジスタとを繋ぐ主線路に挿入され、前段側のトランジスタにより増幅された信号に含まれている基本波の周波数で、前段側のトランジスタの出力インピーダンスと、後段側のトランジスタの入力インピーダンスとの整合を図る基本波整合回路と、
前記主線路とシャントに接続され、前段側のトランジスタにより増幅された信号に含まれている高調波についてのショート点を前記主線路に形成するバイアス回路とから構成されていることを特徴とする請求項１記載の高周波増幅器。
【請求項３】
前記高調波供給回路は、
前段側のトランジスタにより増幅された信号に含まれている高調波の周波数で、前段側のトランジスタの出力インピーダンスと、後段側のトランジスタの入力インピーダンスとの整合を図る高調波整合回路と、
前記高調波の位相を調整する位相調整器とから構成されていることを特徴とする請求項１記載の高周波増幅器。
【請求項４】
前記高調波供給回路は、
前段側のトランジスタにより増幅された信号に含まれている高調波の周波数で、前段側のトランジスタの出力インピーダンスと、後段側のトランジスタの入力インピーダンスとの整合を図る高調波整合回路と、
前記高調波の振幅を減衰させる高調波減衰器とから構成されていることを特徴とする請求項１記載の高周波増幅器。
【請求項５】
信号を増幅する高周波増幅器を複数備えており、
前記高周波増幅器は、
縦続に接続されている複数のトランジスタと、
前記複数のトランジスタの段間に接続されており、前段側のトランジスタにより増幅された信号に含まれている基本波の通過を阻止して、前記信号に含まれている高調波を後段側のトランジスタに供給する高調波供給回路と、
前記高調波供給回路と並列に接続されており、前段側のトランジスタにより増幅された信号に含まれている高調波の通過を阻止して、前記信号に含まれている基本波を後段側のトランジスタに供給する基本波供給回路とから構成されていることを特徴とする増幅器モジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、信号を増幅する複数のトランジスタが縦続に接続されている高周波増幅器と、複数の高周波増幅器を実装している増幅器モジュールとに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
例えば、非特許文献１に開示されている高周波増幅器は、信号を増幅するトランジスタの入出力端子に対して、高調波で４分の１波長の長さを有するオープンスタブと、位相調整線路とからなる高調波整合回路が接続されている。
トランジスタの入出力端子に高調波整合回路が接続されているため、高効率な動作を実現することができる。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００３】
【非特許文献１】K. Yamanaka, Y. Tuyama, H. Ohtsuka, S. Chaki, M. Nakayama, and Y. Hirano, “Internally-matched GaN HEMT High Efficiency Power Amplifier for Space Solar Power Stations,” APMC2010, pp.119 - 122, DEC, 2010.
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来の高周波増幅器は以上のように構成されているので、多段に縦続接続される場合、トランジスタの段間には高調波整合回路が接続される。この高調波整合回路は、オープンスタブを用いて構成しているため、前段側のトランジスタにより増幅された信号に含まれている高調波についてのショート点が、前段側のトランジスタと後段側のトランジスタとを繋ぐ主線路に形成される。このため、前段側のトランジスタにより増幅された信号に含まれている高調波が当該ショート点で反射されて、その高調波が前段側のトランジスタに戻り、その高調波が後段側のトランジスタには供給されない。したがって、後段側のトランジスタでは、信号を増幅するに際して、前段側のトランジスタにより増幅された信号に含まれている高調波を利用することができないという課題があった。【０００５】
この発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、後段側のトランジスタが信号を増幅する際、前段側のトランジスタにより増幅された信号に含まれている高調波を利用することができる高周波増幅器を得ることを目的とする。
また、この発明は、上記の高周波増幅器を複数実装している増幅器モジュールを得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明に係る高周波増幅器は、縦続に接続されている複数のトランジスタと、複数のトランジスタの段間に接続されており、前段側のトランジスタにより増幅された信号に含まれている基本波の通過を阻止して、その信号に含まれている高調波を後段側のトランジスタに供給する高調波供給回路と、高調波供給回路と並列に接続されており、前段側のトランジスタにより増幅された信号に含まれている高調波の通過を阻止して、その信号に含まれている基本波を後段側のトランジスタに供給する基本波供給回路とを備えるようにしたものである。
【発明の効果】
【０００７】
この発明によれば、前段側のトランジスタにより増幅された信号に含まれている基本波の通過を阻止して、その信号に含まれている高調波を後段側のトランジスタに供給する高調波供給回路と、前段側のトランジスタにより増幅された信号に含まれている高調波の通過を阻止して、その信号に含まれている基本波を後段側のトランジスタに供給する基本波供給回路とを備えるように構成したので、後段側のトランジスタが信号を増幅する際、前段側のトランジスタにより増幅された信号に含まれている高調波を利用することができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】この発明の実施の形態１による高周波増幅器を示す構成図である。
【図２】この発明の実施の形態２による高周波増幅器を示す構成図である。
【図３】この発明の実施の形態２による高周波増幅器の基本波供給回路１０を示す構成図である。
【図４】この発明の実施の形態３による高周波増幅器を示す構成図である。
【図５】高調波と基本波の位相差と、トランジスタ２の動作効率との関係を示す説明図である。
【図６】この発明の実施の形態４による高周波増幅器を示す構成図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、この発明をより詳細に説明するために、この発明を実施するための形態について、添付の図面にしたがって説明する。
【００１０】
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１による高周波増幅器を示す構成図である。
図１では、２つのトランジスタが縦続に接続されている高周波増幅器の例を示しているが、３つ以上のトランジスタが縦続に接続されている高周波増幅器であってもよい。
図１において、トランジスタ１は信号を増幅する前段側のトランジスタである。
トランジスタ２はトランジスタ１により増幅された信号を増幅する後段側のトランジスタである。
この実施の形態１では、トランジスタ１，２がバイポーラトランジスタである例を説明する。図１では、トランジスタ１，２の入力端子がベース端子１ａ，２ａ、トランジスタ１，２の出力端子がコレクタ端子１ｂ，２ｂであり、トランジスタ１，２のエミッタ端子１ｃ，２ｃがグランドと接続されている例を示している。ただし、トランジスタ１，２の入力端子及び出力端子の接続形態はあくまで一例である。
この実施の形態１では、トランジスタ１，２がバイポーラトランジスタである例を説明するが、トランジスタ１，２がバイポーラトランジスタであるものに限るものではなく、例えば、電界効果トランジスタなどであってもよい。例えば、トランジスタ１，２が電界効果トランジスタであれば、トランジスタ１，２の入力端子がゲート端子、トランジスタ１，２の出力端子がドレイン端子、トランジスタ１，２のソース端子がグランドと接続される接続形態などが考えられる。
【００１１】
高調波供給回路３はトランジスタ１の出力端子であるコレクタ端子１ｂと、トランジスタ２の入力端子であるベース端子２ａとの間に接続され、前段側のトランジスタ１により増幅された信号に含まれている基本波の通過を阻止して、その信号に含まれている高調波を後段側のトランジスタ２に供給する回路である。
高調波供給回路３の回路構成として、例えば、トランジスタ１により増幅された信号に含まれている高調波の周波数で、トランジスタ１の出力インピーダンスと、トランジスタ２の入力インピーダンスとの整合を図る高調波整合回路などが考えられる。
【００１２】
基本波供給回路４は高調波供給回路３と並列に接続されており、前段側のトランジスタ１により増幅された信号に含まれている高調波の通過を阻止して、その信号に含まれている基本波を後段側のトランジスタ２に供給する回路である。
基本波供給回路４の回路構成として、例えば、トランジスタ１により増幅された信号に含まれている基本波の周波数で、トランジスタ１の出力インピーダンスと、トランジスタ２の入力インピーダンスとの整合を図る基本波整合回路などが考えられる。
【００１３】
バイアス回路５はトランジスタ２のベース端子２ａにバイアス電圧を印加する回路である。
図１では、バイアス回路５が、トランジスタ２のベース端子２ａと接続されている例を示しているが、トランジスタ１とトランジスタ２の間であれば、接続箇所はどこでもよく、例えば、トランジスタ１のコレクタ端子１ｂと接続されていてもよい。
【００１４】
次に動作について説明する。
トランジスタ１は、増幅対象の信号であるＲＦ（ｒａｄｉｏ  ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）信号が入力端子であるベース端子１ａから入力されると、そのＲＦ信号を増幅し、出力端子であるコレクタ端子１ｂから増幅後のＲＦ信号を出力する。
【００１５】
高調波供給回路３は、トランジスタ１のコレクタ端子１ｂから増幅後のＲＦ信号を受けると、そのＲＦ信号に含まれている基本波の通過を阻止して、そのＲＦ信号に含まれている高調波を後段側のトランジスタ２のベース端子２ａに供給する。
基本波供給回路４は、トランジスタ１のコレクタ端子１ｂから増幅後のＲＦ信号を受けると、そのＲＦ信号に含まれている高調波の通過を阻止して、そのＲＦ信号に含まれている基本波を後段側のトランジスタ２のベース端子２ａに供給する。
【００１６】
トランジスタ２は、高調波供給回路３から高調波がベース端子２ａに供給され、基本波供給回路４から基本波がベース端子２ａに供給されると、その基本波と高調波が重ね合されている信号を増幅し、出力端子であるコレクタ端子２ｂから増幅後の信号を出力する。
【００１７】
ここで、トランジスタ２は、高効率な動作を実現するために、高効率動作の実現が可能なＦ級増幅器や、逆Ｆ級増幅器などが用いられることがある。
Ｆ級増幅器や逆Ｆ級増幅器などの高効率増幅器では、増幅素子であるトランジスタの出力側に高調波の電力を反射させる反射回路を備えており、その反射回路が、トランジスタの非線形性に起因して生じる高調波の電力をトランジスタ側に反射させ、トランジスタが、ＲＦ信号を増幅する際、その高調波の電力を利用することで、高効率な動作を実現している。
高効率増幅器では、入力端子から電流がトランジスタに供給されている際に、そのトランジスタの出力端子に現れる電圧と、その電流との積である電力が最小になるときに、最も高効率な動作が実現される。即ち、その電流の波形と、その電圧の波形との重なりが最小になるときに、最も高効率な動作が実現される。
【００１８】
例えば、高効率増幅器がＦ級増幅器である場合、その電流波形と電圧波形の重なりが最小になるのは、その電流波形が矩形波ｆ（ｘ）になるときであり、また、高効率増幅器が逆Ｆ級増幅器である場合、その電流波形と電圧波形の重なりが最小になるのは、その電圧波形が矩形波ｆ（ｘ）になるときである。
このとき、矩形波ｆ（ｘ）の基本波及び高調波の成分をフーリエ級数で展開すると、下記の式（１）のようになる。
2017122271.tif 000003
式（１）において、ｘは基本波の位相である。
【００１９】
式（１）より、振幅が小さい５倍波以上の高調波を無視すると、基本波の振幅に対して、３倍波の高調波の振幅が３分の１になるとき、電流波形又は電圧波形が矩形波ｆ（ｘ）に近づいて、効率が向上する。
したがって、トランジスタ２が、入力端子であるベース端子２ａから入力される基本波と比べて、振幅が３分の１である３倍波の高調波が入力されるときに、高効率な動作が実現される。
【００２０】
トランジスタ２が、Ｆ級増幅器や逆Ｆ級増幅器などの高効率増幅器で構成されている場合、反射回路を備えているため、ＲＦ信号を増幅する際、トランジスタ２の非線形性に起因して生じる３倍波の高調波の電力を利用することができるが、一般的に、トランジスタ２の非線形性に起因して生じる３倍波の高調波の電力は小さく、３倍波の高調波の振幅は、基本波の振幅の３分の１よりかなり小さい。
したがって、トランジスタ１とトランジスタ２の段間に、高調波供給回路３が接続されていなければ、トランジスタ２を高効率で動作させることが困難であるが、この実施の形態１では、前段側のトランジスタ１により増幅されたＲＦ信号に含まれている高調波をトランジスタ２のベース端子２ａに供給する高調波供給回路３がトランジスタ１とトランジスタ２の段間に接続されているため、３倍波の高調波の振幅を、基本波の振幅の３分の１に近づけて、トランジスタ２の効率を高めることができる。
【００２１】
以上で明らかなように、この実施の形態１によれば、前段側のトランジスタ１により増幅されたＲＦ信号に含まれている基本波の通過を阻止して、そのＲＦ信号に含まれている高調波を後段側のトランジスタ２に供給する高調波供給回路３と、前段側のトランジスタ１により増幅されたＲＦ信号に含まれている高調波の通過を阻止して、そのＲＦ信号に含まれている基本波を後段側のトランジスタ２に供給する基本波供給回路４とを備えるように構成したので、後段側のトランジスタ２がＲＦ信号を増幅する際、前段側のトランジスタ１により増幅されたＲＦ信号に含まれている高調波を利用することができる。したがって、後段側のトランジスタ２の高効率動作を実現することができる効果が得られる。
【００２２】
実施の形態２．
上記実施の形態１では、トランジスタ２のベース端子２ａにバイアス電圧を印加するバイアス回路５が、トランジスタ２のベース端子２ａと接続されているものを示したが、バイアス回路が基本波供給回路の内部に実装されているものであってもよい。
【００２３】
図２はこの発明の実施の形態２による高周波増幅器を示す構成図であり、図２において、図１と同一符号は同一または相当部分を示すので説明を省略する。
基本波供給回路１０は高調波供給回路３と並列に接続されており、図１の基本波供給回路４と同様に、前段側のトランジスタ１により増幅されたＲＦ信号に含まれている高調波の通過を阻止して、そのＲＦ信号に含まれている基本波を後段側のトランジスタ２に供給する回路である。
基本波供給回路１０は、図１の基本波供給回路４と異なり、内部にバイアス回路を実装している。
【００２４】
図３はこの発明の実施の形態２による高周波増幅器の基本波供給回路１０を示す構成図であり、図３において、図１と同一符号は同一または相当部分を示すので説明を省略する。図３では、図面の簡略化のため、高調波供給回路３を省略している。
主線路１１はトランジスタ１のコレクタ端子１ｂとトランジスタ２のベース端子２ａとを繋いでいる線路である。
基本波整合回路１２は例えば低域通過フィルタ、高域通過フィルタ又は帯域通過フィルタを含むフィルタ回路１２ａ，１２ｂ、あるいは、それらのフィルタが組み合わされているフィルタ回路１２ａ，１２ｂから構成されており、トランジスタ１により増幅されたＲＦ信号に含まれている基本波の周波数で、トランジスタ１の出力インピーダンスと、トランジスタ２の入力インピーダンスとの整合を図る回路である。
【００２５】
ここでは、２つのフィルタ回路１２ａ，１２ｂから構成されている基本波整合回路１２の例を示しているが、基本波整合回路１２は、トランジスタ１により増幅されたＲＦ信号に含まれている高調波の通過を阻止して、そのＲＦ信号に含まれている基本波をトランジスタ２のベース端子２ａに供給する回路であればよく、フィルタ回路１２ａ，１２ｂから構成されているものに限るものではない。
例えば、高調波の通過を阻止して、基本波の通過を許容する機能を有する基本波の波長の４分の１の長さを有する伝送線路、インピーダンス変換トランス、あるいは、インピーダンス変換バランなどから基本波整合回路１２を構成することができる。
【００２６】
バイアス回路１３は主線路１１とシャントに接続され、トランジスタ２のベース端子２ａにバイアス電圧を印加する回路であり、バイアス回路１３は、トランジスタ１により増幅されたＲＦ信号に含まれている高調波についてのショート点を主線路１１に形成するように作用する。
伝送線路１３ａは一端がフィルタ回路１２ａとフィルタ回路１２ｂの接合点１２ｃに接続され、トランジスタ１により増幅されたＲＦ信号に含まれている基本波の波長の４分の１の長さを有する線路である。
ＤＣカット回路１３ｂは伝送線路１３ａの他端とグランド間に接続されて、直流成分を遮断する回路であり、例えば、コンデンサ、オープンスタブ、基本波の波長の４分の１より長い線路を有するショートスタブ、あるいは、インターデジタルキャパシタなどから構成される。
電源１３ｃは伝送線路１３ａの他端とグランド間に接続されており、バイアス電圧を出力する。
【００２７】
次に動作について説明する。
基本波供給回路１０以外は、上記実施の形態１と同様であるため、ここでは、基本波供給回路１０について説明する。
基本波供給回路１０の基本波整合回路１２は、トランジスタ１により増幅されたＲＦ信号に含まれている高調波の通過を阻止して、そのＲＦ信号に含まれている基本波をトランジスタ２のベース端子２ａに供給する回路である。
したがって、トランジスタ１のコレクタ端子１ｂから出力されたＲＦ信号に含まれている高調波は、理想的には、基本波整合回路１２を通過しないが、高調波の若干の電力が基本波整合回路１２を通過する可能性がある。
【００２８】
しかし、この実施の形態２では、主線路１１とシャントに接続されているバイアス回路１３の伝送線路１３ａが、基本波の波長の４分の１の長さを有する線路であるため、基本波整合回路１２におけるフィルタ回路１２ａとフィルタ回路１２ｂの接合点１２ｃからバイアス回路１３側を見込んだインピーダンスが、基本波でオープン、偶数倍波の高調波でショートとなる。
このため、フィルタ回路１２ａとフィルタ回路１２ｂの接合点１２ｃに、偶数倍波の高調波についてのショート点が形成される。
したがって、トランジスタ１のコレクタ端子１ｂから出力されたＲＦ信号に含まれている偶数倍波の高調波は、ショート点が形成されている接合点１２ｃで反射されて、トランジスタ１のコレクタ端子１ｂ側に戻るため、そのＲＦ信号に含まれている偶数倍波の高調波がトランジスタ２のベース端子２ａに供給されなくなる。
つまり、バイアス回路１３は、偶数倍波の高調波の遮断機能を備えており、基本波整合回路１２だけで基本波供給回路１０を構成する場合よりも、偶数倍波の高調波の遮断性能を高めることができる。
この実施の形態２では、バイアス回路１３が、偶数倍波の高調波の遮断機能を備えているものを示したが、例えば、オープンスタブを接合点１２ｃに接続するなどによって、奇数倍波の高調波の遮断機能を備えるようにしてもよい。
【００２９】
以上で明らかなように、この実施の形態２によれば、基本波供給回路１０が、トランジスタ１により増幅されたＲＦ信号に含まれている基本波の周波数で、トランジスタ１の出力インピーダンスと、トランジスタ２の入力インピーダンスとの整合を図る基本波整合回路１２と、主線路１１とシャントに接続され、トランジスタ１により増幅されたＲＦ信号に含まれている高調波についてのショート点を主線路１１に形成するバイアス回路１３とから構成されているので、図１の基本波供給回路４よりも、偶数倍波の高調波の遮断性能を高めることができる。したがって、上記実施の形態１よりも確実にトランジスタ２の高効率動作を実現することができる効果が得られる。
【００３０】
実施の形態３．
上記実施の形態１，２では、高調波供給回路３が、トランジスタ１により増幅されたＲＦ信号に含まれている高調波の周波数で、トランジスタ１の出力インピーダンスと、トランジスタ２の入力インピーダンスとの整合を図る高調波整合回路で構成されている例を示したが、その高調波整合回路と、高調波の位相を調整する位相調整器とから構成されているものであってもよい。
【００３１】
図４はこの発明の実施の形態３による高周波増幅器を示す構成図であり、図４において、図１及び図２と同一符号は同一または相当部分を示すので説明を省略する。
高調波供給回路２０は高調波整合回路２１と位相調整器２２から構成されている。
高調波整合回路２１は例えば高域通過フィルタなどから構成され、トランジスタ１により増幅されたＲＦ信号に含まれている高調波の周波数で、トランジスタ１の出力インピーダンスと、トランジスタ２の入力インピーダンスとの整合を図る回路である。
位相調整器２２は高調波整合回路２１を通過した高調波の位相を調整する回路である。
【００３２】
次に動作について説明する。
上記実施の形態１，２では、電流波形又は電圧波形を矩形波ｆ（ｘ）に近づけて、トランジスタ２の動作効率を高めるために、ＲＦ信号に含まれている高調波をトランジスタ２のベース端子２ａに供給する高調波供給回路３をトランジスタ１とトランジスタ２の段間に接続している。
しかし、トランジスタ２のベース端子２ａに供給する高調波と基本波の位相差と、トランジスタ２の動作効率との間には一定の関係があるため、高調波の位相を調整すれば、さらに、トランジスタ２の動作効率を高めることができることがある。
【００３３】
図５は高調波と基本波の位相差と、トランジスタ２の動作効率との関係を示す説明図である。
図５において、横軸に示している∠Γｓ（２ｆ０）は、ＲＦ信号に含まれている２倍波の高調波と基本波との位相差を示し、縦軸に示しているΔＰＡＥはトランジスタ２の動作効率を示している。
位相差とトランジスタ２の動作効率との関係は、前段側のトランジスタ１のサイズや、ＲＦ信号の周波数などによって変化するが、図５の例では、位相差が約２１５［ｄｅｇ］のとき、トランジスタ２の動作効率が最高になっている。以下、トランジスタ２の動作効率が最高になるときの位相差を∠Γｓ，ｍａｘで表すものとする。
【００３４】
位相調整器２２は、事前に設定されている位相調整量ΔＭだけ、高調波整合回路２１を通過した高調波の位相を調整し、位相調整後の高調波をトランジスタ２のベース端子２ａに供給する。
一般的に、高周波増幅器による増幅対象の信号であるＲＦ信号に含まれている２倍波の高調波と基本波との位相差∠Γｓは、設計段階で既知である。
このため、高調波整合回路２１により調整された高調波の位相と、基本波との位相差∠Γｓ，ｍｏｄが、トランジスタ２の動作効率が最高になる位相差∠Γｓ，ｍａｘと一致するように、高調波整合回路２１の位相調整量ΔＭが事前に設定される。
ΔＭ＝｜∠Γｓ，ｍｏｄ−∠Γｓ｜          （２）
これにより、位相調整器２２が事前に設定されている位相調整量ΔＭだけ、高調波整合回路２１を通過した高調波の位相をプラス方向又はマイナス方向に調整することで、位相差∠Γｓ，ｍｏｄが、トランジスタ２の動作効率が最高になる位相差∠Γｓ，ｍａｘと一致するようになる。
【００３５】
以上で明らかなように、この実施の形態３によれば、高調波供給回路２０が、トランジスタ１により増幅されたＲＦ信号に含まれている高調波の周波数で、トランジスタ１の出力インピーダンスと、トランジスタ２の入力インピーダンスとの整合を図る高調波整合回路２１と、高調波整合回路２１を通過した高調波の位相を調整する位相調整器２２とから構成されているので、上記実施の形態１，２よりも更にトランジスタ２の動作効率を高めることができる効果がある。
【００３６】
この実施の形態３では、高調波整合回路２１の出力側に位相調整器２２が接続されている例を示しているが、高調波整合回路２１の入力側に位相調整器２２が接続されているものであってもよい。
【００３７】
実施の形態４．
上記実施の形態３では、高周波増幅器が、高調波整合回路２１と位相調整器２２から構成されている高調波供給回路２０を実装しているものを示したが、高調波供給回路２０が、さらに、高調波の振幅を減衰させる高調波減衰器を備えるようにしてもよい。
【００３８】
図６はこの発明の実施の形態４による高周波増幅器を示す構成図であり、図６において、図４と同一符号は同一または相当部分を示すので説明を省略する。
高調波供給回路３０は高調波整合回路２１、位相調整器２２及び高調波減衰器３１から構成されている。
高調波減衰器３１は位相調整器２２により位相が調整された高調波の振幅を減衰させる回路である。
【００３９】
上記実施の形態１〜３では、電流波形又は電圧波形を矩形波ｆ（ｘ）に近づけて、トランジスタ２の動作効率を高めるために、ＲＦ信号に含まれている高調波をトランジスタ２のベース端子２ａに供給する高調波供給回路３又は２０をトランジスタ１とトランジスタ２の段間に接続している。
式（１）から明らかなように、５倍波以上の高調波を無視すると、トランジスタ２のベース端子２ａに供給する３倍波の高調波の振幅が、基本波の振幅の３分の１であるときにトランジスタ２の動作効率が最も高くなり、３倍波の高調波の振幅が、基本波の振幅の３分の１よりも大きくなると、トランジスタ２の動作効率が低下する。
【００４０】
一般的には、トランジスタ１により増幅されたＲＦ信号に含まれている３倍波の高調波の振幅は、基本波の振幅の３分の１よりも、かなり小さいため、高調波供給回路３又は２０が、ＲＦ信号に含まれている高調波をトランジスタ２のベース端子２ａに供給しても、３倍波の高調波の振幅が、基本波の振幅の３分の１よりも大きくなることは少ない。
しかし、前段側のトランジスタ１のサイズが大きくて、トランジスタ１から出力されるＲＦ信号の電力が大きい場合や、そのＲＦ信号の周波数が低い場合などでは、トランジスタ１から出力されるＲＦ信号に含まれている高調波の振幅が大きくなり、その結果、トランジスタ２のベース端子２ａに供給される３倍波の高調波の振幅が、基本波の振幅の３分の１よりも大きくなることがある。
【００４１】
そこで、この実施の形態４では、３倍波の高調波の振幅が、基本波の振幅の３分の１よりも大きくなる場合でも、トランジスタ２の高い動作効率を実現するため、高調波供給回路３０が、高調波の振幅を減衰させる高調波減衰器３１を備えている。
なお、高調波供給回路３０が、高調波整合回路２１を備えることで、トランジスタ２のベース端子２ａにおいて、３倍波の高調波の振幅がどのぐらいの大きさになるかは、設計段階で既知である。このため、この実施の形態４では、３倍波の高調波の振幅が、基本波の振幅の３分の１と一致するような減衰量が高調波減衰器３１に事前に設定されているものとする。
【００４２】
以上で明らかなように、この実施の形態４によれば、高調波供給回路３０が、高調波の振幅を減衰させる高調波減衰器３１を備えるように構成したので、高調波供給回路３０が、高調波整合回路２１を実装することで、３倍波の高調波の振幅が、基本波の振幅の３分の１よりも大きくなる場合でも、トランジスタ２の高い動作効率を実現することができる効果を奏する。
【００４３】
この実施の形態４では、位相調整器２２の出力側に高調波減衰器３１が接続されている例を示しているが、高調波整合回路２１の入力側又は位相調整器２２の入力側に高調波減衰器３１が接続されているものであってもよい。
また、位相調整器２２が高調波供給回路３０に実装されておらず、高調波整合回路２１の入力側又は出力側に高調波減衰器３１が接続されているものであってもよい。
【００４４】
実施の形態５．
上記実施の形態１〜４では、後段側のトランジスタ２の高効率動作を実現することができる高周波増幅器を示したが、上記実施の形態１〜４のうち、いずれかの実施の形態の高周波増幅器を複数実装している増幅器モジュール、即ち、いずれかの実施の形態の高周波増幅器を複数直列に接続している信号線路や、いずれかの実施の形態の高周波増幅器が挿入されている信号線路を複数備えている増幅器モジュールを得るようにしてもよい。
【００４５】
なお、本願発明はその発明の範囲内において、各実施の形態の自由な組み合わせ、あるいは各実施の形態の任意の構成要素の変形、もしくは各実施の形態において任意の構成要素の省略が可能である。
【産業上の利用可能性】
【００４６】
この発明に係る高周波増幅器は、縦続に接続されているトランジスタのうち、後段側のトランジスタの動作効率を高めて、全体の動作効率を高める必要があるものに適している。
【符号の説明】
【００４７】
１  トランジスタ（前段側のトランジスタ）、１ａ  ベース端子、１ｂ  コレクタ端子、１ｃ  エミッタ端子、２  トランジスタ（後段側のトランジスタ）、２ａ  ベース端子、２ｂ  コレクタ端子、２ｃ  エミッタ端子、３  高調波供給回路、４  基本波供給回路、５  バイアス回路、１０  基本波供給回路、１１  主線路、１２  基本波整合回路、１２ａ，１２ｂ  フィルタ回路、１２ｃ  接続点、１３  バイアス回路、１３ａ  伝送線路、１３ｂ  ＤＣカット回路、１３ｃ  電源、２０  高調波供給回路、２１  高調波整合回路、２２  位相調整器、３０  高調波供給回路、３１  高調波減衰器。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【国際調査報告】
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