(57)【要約】【課題】高調波周波数の信号を反射することができ、かつ小型にすることができるインピーダンス整合回路を提供する。また、高調波周波数の信号が外部に漏れるのを抑制することができ、かつ小型にすることができる高周波増幅器を提供する。【解決手段】第１電極１、誘電体層２及び第２電極３によってコンデンサ部が構成されている。第１電極１には、第１伝送線路４が接続されている。第２電極３には、第１伝送線路４に対して立体交差するように第２伝送線路５が接続されている。第１伝送線路４と第２伝送線路５とは、第３伝送線路６によってコンデンサ部を介して電気的に接続されている。インピーダンス整合回路１００は、高調波周波数の信号に対して反射回路の機能を果たす。また、高調波周波数の４分の１波長の電気長を有するオープンスタブを不要として、より小型にすることができる。【選択図】図１
2015222857.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに対向配置した板状の第１電極及び第２電極を有するコンデンサ部と、
前記第１電極の側端部に接続した第１伝送線路と、
前記第１伝送線路に対して立体交差して前記第２電極の側端部に接続した第２伝送線路と、
前記コンデンサ部を介して前記第１伝送線路と前記第２伝送線路とを電気的に接続した第３伝送線路と、
を具備することを特徴とするインピーダンス整合回路。
【請求項２】
前記コンデンサ部は、平面部を互いに平行に対向配置した平板状の前記第１電極及び前記第２電極を有する平行平板コンデンサで構成したことを特徴とする請求項１記載のインピーダンス整合回路。
【請求項３】
前記コンデンサ部は、前記第１電極と前記第２電極間に誘電体層を設けたことを特徴とする請求項１又は請求項２記載のインピーダンス整合回路。
【請求項４】
前記コンデンサ部は、基本波周波数と該基本波周波数に対する２倍波周波数間の周波数範囲で、前記誘電体層の肉厚に応じた誘導成分によるインピーダンスの虚数部の絶対値が、前記第１電極と前記第２電極間に生じる容量成分によるインピーダンスの虚数部の絶対値よりも小さく設定してなることを特徴とする請求項３記載のインピーダンス整合回路。
【請求項５】
前記第１電極、前記第１伝送線路及び前記第３伝送線路は、平板状の第１導体で一体に構成し、
前記第２電極及び前記第２伝送線路は、平板状の第２導体で一体に構成した
ことを特徴する請求項３又は請求項４記載のインピーダンス整合回路。
【請求項６】
リング状に折曲した前記第１導体の一端部で前記第３伝送線路を構成し、
前記第１導体の中央部と、間隙部を介して該中央部と対向した前記一端部の先端部とで前記第１電極を構成した
ことを特徴とする請求項５記載のインピーダンス整合回路。
【請求項７】
互いに対向配置した板状の第１電極及び第２電極を有するコンデンサ部と、
前記第１電極の側端部に接続した第１伝送線路と、
前記第１伝送線路に対して立体交差して前記第２電極の側端部に接続した第２伝送線路と、
前記コンデンサ部を介して前記第１伝送線路と前記第２伝送線路とを電気的に接続した第３伝送線路と、
前記第１伝送線路に接続したトランジスタと、
前記第２伝送線路に接続した出力端子と、
を具備することを特徴とする高周波増幅器。
【請求項８】
互いに対向配置した板状の第１電極及び第２電極を有するコンデンサ部と、
前記第１電極の側端部に接続した第１伝送線路と、
前記第１伝送線路に対して立体交差して前記第２電極の側端部に接続した第２伝送線路と、
前記コンデンサ部を介して前記第１伝送線路と前記第２伝送線路とを電気的に接続した第３伝送線路と、
前記第１伝送線路に接続した入力端子と、
前記第２伝送線路に接続したトランジスタと、
を具備することを特徴とする高周波増幅器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インピーダンス整合回路及びインピーダンス整合回路を用いた高周波増幅器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、入力信号を増幅するトランジスタと、トランジスタの動作周波数の略整数倍の高次の周波数（いわゆる「高調波周波数」）の信号を反射するインピーダンス整合回路とを設けた高周波増幅器が用いられている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
従来の高周波増幅器は、電界効果トランジスタ（Ｆｉｅｌｄ  ｅｆｆｅｃｔ  ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ，ＦＥＴ）のドレイン端子と出力整合回路との間に、位相調整線路を直列に接続している。位相調整線路と出力整合回路間にオープンスタブの一端部を接続し、その他端部は電気的に開放している。オープンスタブは、動作周波数の略２倍の高調波周波数（以下「２倍波周波数」という）の４分の１波長の電気的な長さ（いわゆる「電気長（ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ  ｌｅｎｇｔｈ）」）を有する伝送線路により構成されている。
【０００４】
ＦＥＴが出力した信号の一部は、オープンスタブの他端部で反射する。ＦＥＴが出力した２倍波周波数の信号とオープンスタブの他端部で反射した２倍波周波数の信号とは、互いに逆位相の信号となり、互いに打ち消し合う。これにより、不要な２倍波周波数の信号が高周波増幅器の外部に漏れるのを抑制している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−２３９８８２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従来のインピーダンス整合回路は、高調波周波数の４分の１波長の電気長を有するオープンスタブを用いているため、オープンスタブの物理的な線路長が長く、インピーダンス整合回路や高周波増幅器のサイズが大きくなる課題があった。
【０００７】
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、高調波周波数の信号を反射することができ、かつ小型にすることができるインピーダンス整合回路を提供することを目的とする。また、高調波周波数の信号が外部に漏れるのを抑制することができ、かつ小型にすることができる高周波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】
【０００８】
本発明のインピーダンス整合回路は、互いに対向配置した板状の第１電極及び第２電極を有するコンデンサ部と、第１電極の側端部に接続した第１伝送線路と、第１伝送線路に対して立体交差して第２電極の側端部に接続した第２伝送線路と、コンデンサ部を介して第１伝送線路と第２伝送線路とを電気的に接続した第３伝送線路と、を具備するものである。
【０００９】
また、本発明の高周波増幅器は、互いに対向配置した板状の第１電極及び第２電極を有するコンデンサ部と、第１電極の側端部に接続した第１伝送線路と、第１伝送線路に対して立体交差して第２電極の側端部に接続した第２伝送線路と、コンデンサ部を介して第１伝送線路と第２伝送線路とを電気的に接続した第３伝送線路と、第１伝送線路に接続したトランジスタと、第２伝送線路に接続した出力端子と、を具備するものである。
【００１０】
また、本発明の高周波増幅器は、互いに対向配置した板状の第１電極及び第２電極を有するコンデンサ部と、第１電極の側端部に接続した第１伝送線路と、第１伝送線路に対して立体交差して第２電極の側端部に接続した第２伝送線路と、コンデンサ部を介して第１伝送線路と第２伝送線路とを電気的に接続した第３伝送線路と、第１伝送線路に接続した入力端子と、第２伝送線路に接続したトランジスタと、を具備するものである。
【発明の効果】
【００１１】
本発明のインピーダンス整合回路は、高調波周波数の信号を反射することができ、かつ小型にすることができる。また、本発明の高周波増幅器は、高調波周波数の信号が外部に漏れるのを抑制することができ、かつ小型にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施の形態１のインピーダンス整合回路の構成を示す説明図である。
【図２】図１に示すインピーダンス整合回路を伝送線路モデルで表した等価回路を示す説明図である。
【図３】図２に示す等価回路の第３伝送線路をπ型ＬＰＦで表した等価回路を示す説明図である。
【図４】図３に示す等価回路のＬＰＦから引き出した伝送線路を除いた回路を示す説明図である。
【図５】図４に示す回路からコンデンサを除いた回路の周波数に対するＳパラメータの絶対値を示す特性図である。
【図６】図４に示す回路の周波数に対するＳパラメータの絶対値を示す特性図である。
【図７】本発明の実施の形態２の高周波増幅器の構成を示す説明図である。
【図８】一般的な高周波増幅器の第１出力回路の構成を示す説明図である。
【図９】本発明の実施の形態３の高周波増幅器の構成を示す説明図である。
【図１０】本発明の実施の形態４のインピーダンス整合回路の構成を示す説明図である。
【図１１】図１０に示すインピーダンス整合回路を伝送線路モデルで表した等価回路を示す説明図である。
【図１２】図１１に示す等価回路の第３伝送線路をπ型ＬＰＦで表した等価回路を示す説明図である。
【図１３】図１２に示す等価回路のＬＰＦから引きした伝送線路を除いた回路を示す説明図である。
【図１４】図１３に示す回路の周波数に対するＳパラメータの絶対値を示す特性図である。
【図１５】本発明の実施の形態５の高周波増幅器の構成を示す説明図である。
【図１６】本発明の実施の形態６の高周波増幅器の構成を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
実施の形態１．
図１を参照して、本発明の実施の形態１のインピーダンス整合回路について説明する。
図中、１は平板状の第１電極である。第１電極１の平面部は、誘電体層２を介して、平板状の第２電極３の平面部と平行に対向配置されている。第１電極１、誘電体層２及び第２電極３によって、いわゆる「平行平板コンデンサ」からなるコンデンサ部が構成されている。
【００１４】
第１電極１の側端部には、平板状の第１伝送線路４が接続されている。第２電極３の側端部には、第１伝送線路４に対して立体交差するように、平板状の第２伝送線路５が接続されている。第１伝送線路４と第２伝送線路５とは、平板状の第３伝送線路６によって、コンデンサ部を介して電気的に接続されている。コンデンサ部、第１伝送線路４、第２伝送線路５及び第３伝送線路６によって、インピーダンス整合回路１００が構成されている。
【００１５】
ここで、第１電極１、第１伝送線路４及び第３伝送線路６は、１枚の板状導体（第１導体）８によって一体に構成されている。第２電極３及び第２伝送線路５は、１枚の板状導体（第２導体）９によって一体に構成されている。
【００１６】
また、第３伝送線路６は、リング状に折曲した板状導体８の一端部によって構成されている。第１電極１は、板状導体８の中央部と、間隙部７を介して中央部と対向した一端部の先端部とで構成されている。
【００１７】
次に、図１〜図４を参照して、インピーダンス整合回路１００の等価回路の詳細及び動作について説明する。
図２は、図１に示すインピーダンス整合回路１００を伝送線路及び回路素子を用いて表した、いわゆる「伝送線路モデル」の等価回路を示している。図２に示す如く、２つの接続端子１０，１１間に、３本の伝送線路１２〜１４が直列に順次接続されている。伝送線路１２は、図１に示す第１伝送線路４と対応している。伝送線路１３は、図１に示す第３伝送線路６と対応している。伝送線路１４は、図１に示す第２伝送線路５と対応している。
【００１８】
伝送線路１３に対して、コンデンサ１５が並列に接続されている。コンデンサ１５の容量成分（キャパシタンス）は、図１に示すコンデンサ部の容量成分と対応している。
【００１９】
図３は、図２に示す等価回路の伝送線路１３を、いわゆるπ型のローパスフィルタ（Ｌｏｗ−ｐａｓｓ  ｆｉｌｔｅｒ，ＬＰＦ）で表した等価回路を示している。なお、図２に示す等価回路と同様の構成部材には同一符号を付している。
【００２０】
伝送線路１２，１４間に、インダクタ１６が直列に接続されている。伝送線路１２とインダクタ１６間にコンデンサ１７の一端部が接続されており、他端部は電気的に接地されている。インダクタ１６と伝送線路１４間にコンデンサ１８の一端部が接続されており、他端部は電気的に接地されている。
【００２１】
図４は、図３に示す等価回路のＬＰＦから引き出した伝送線路１２，１４を除いた回路を示している。なお、図３に示す等価回路と同様の構成部材には同一符号を付している。
【００２２】
ここで、インダクタ１６の誘導成分（インダクタンス）をＬ１、コンデンサ１５の容量成分をＣ２、コンデンサ１７，１８の容量成分をＣ１、虚数をｊ、角周波数をωとして表す。図４に示す回路のインピーダンス行列の各要素（いわゆる「Ｚパラメータ」）Ｚ１１，Ｚ１２，Ｚ２１，Ｚ２２の値は、以下の式（１）で表される。
2015222857.tif 000003
【００２３】
また、ＺパラメータＺ１１の値を５０オーム（Ω）で規格化した値をＺ１１ａとして表し、ＺパラメータＺ２１の値を５０Ωで規格化した値をＺ２１ａとして表す。図４に示す回路の散乱行列の各要素（いわゆる「Ｓパラメータ」）Ｓ１１，Ｓ１２，Ｓ２１，Ｓ２２のうち、ＳパラメータＳ２１の値は以下の式（２）で表される。
2015222857.tif 000004
【００２４】
インピーダンス整合回路１００は、ＳパラメータＳ２１の絶対値｜Ｓ２１｜の値が、所定の基本波周波数で１となり、かつ基本波周波数に対する高調波周波数で０となるように設定されている。これにより、インピーダンス整合回路１００は、基本波周波数の信号に対しては伝送線路の機能を果たし、かつ高調波周波数の信号に対しては反射回路の機能を果たす。
【００２５】
次に、図４〜図６を参照して、インピーダンス整合回路１００の効果について説明する。
図５は、図４に示す回路からコンデンサ１５を除いた回路における、入力信号の周波数に対するＳパラメータの絶対値の計算結果を示している。ここで、Ｌ１の値は３ナノヘンリー（ｎＨ）、Ｃ１の値は０．８ピコファラド（ｐＦ）に設定している。また、接続端子１０，１１から回路の外部を見たインピーダンス（以下「終端インピーダンス」という）の値は５０Ωに設定している。
【００２６】
図５の横軸は周波数の値を示しており、縦軸はＳパラメータの絶対値の値を示している。特性線ＩはＳパラメータＳ１１の絶対値｜Ｓ１１｜を示しており、特性線ＩＩはＳパラメータＳ２１の絶対値｜Ｓ２１｜を示している。
【００２７】
図５に示す如く、周波数の値が０〜３．０ギガヘルツ（ＧＨｚ）の周波数範囲に亘って、絶対値｜Ｓ１１｜の値が概ね０（０以上かつ０．２未満）であり、かつ絶対値｜Ｓ２１｜の値が１．０である。すなわち、図４に示す回路からコンデンサ１５を除いた回路は、良好な５０Ω伝送線路の機能を果たしている。
【００２８】
図６は、図４に示す回路における、入力信号の周波数に対するＳパラメータの絶対値の計算結果を示している。ここで、Ｌ１の値は３ｎＨ、Ｃ１の値は０．８ｐＦ、Ｃ２の値は１ｐＦに設定している。また、終端インピーダンスの値は５０Ωに設定している。
【００２９】
図６の横軸は周波数の値を示しており、縦軸はＳパラメータの絶対値の値を示している。特性線ＩはＳパラメータＳ１１の絶対値｜Ｓ１１｜を示しており、特性線ＩＩはＳパラメータＳ２１の絶対値｜Ｓ２１｜を示している。
【００３０】
図６に示す如く、周波数の値が１．４５ＧＨｚで、絶対値｜Ｓ１１｜の値が概ね０（０以上かつ０．１未満）であり、絶対値｜Ｓ２１｜の値が１．０である。一方、周波数の値が１．４５ＧＨｚの２倍の２．９ＧＨｚで、絶対値｜Ｓ１１｜の値が１．０であり、絶対値｜Ｓ２１｜の値が０である。すなわち、図４に示す回路は、基本波周波数（１．４５ＧＨｚ）の信号に対しては伝送線路の機能を果たし、かつ基本波周波数の２倍波周波数（２．９ＧＨｚ）の信号に対しては反射回路の機能を果たしている。
【００３１】
以上のように、この実施の形態１のインピーダンス整合回路１００は、コンデンサ部の第１電極１に第１伝送線路４を接続している。第２電極３に、第１伝送線路４に対して立体交差するように第２伝送線路５を接続している。第１伝送線路４と第２伝送線路５とは、第３伝送線路６によってコンデンサ部を介して電気的に接続されている。これにより、接続端子１０，１１に入力された基本波周波数の信号は回路を通過し、かつ基本波周波数に対する高調波周波数の信号は外部に反射することができる。また、高調波周波数の４分の１波長の電気長を有するオープンスタブを不要として、より小型にすることができる。
【００３２】
なお、コンデンサ部の構造は、図１に示す平行平板コンデンサに限定されるものではない。誘電体層２に代えて、第１電極１と第２電極３間に空気層を設けたものとしてもよい。また、単層又は複層のチップコンデンサを用いたものとしてもよい。金属電極間に絶縁体層を設けた、いわゆる「金属絶縁体金属（Ｍｅｔａｌ−Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ−Ｍｅｔａｌ，ＭＩＭ）キャパシタ」を用いたものとしてもよい。
【００３３】
実施の形態２．
図７を参照して、実施の形態１のインピーダンス整合回路１００を用いた高周波増幅器について説明する。なお、図２に示す等価回路と同様の構成部材には同一符号を付して説明を省略する。
【００３４】
図中、２０はトランジスタである。トランジスタ２０は、例えば、ソース端子を電気的に接地した電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）により構成されている。トランジスタ２０は、ゲート端子に入力された信号の振幅を増幅して、ドレイン端子から出力するものである。
【００３５】
トランジスタ２０のゲート端子と入力端子２１との間に、入力回路２２が接続されている。トランジスタ２０のドレイン端子と出力端子２３との間に、第１出力回路２４、インピーダンス整合回路１００及び第２出力回路２５が直列に順次接続されている。このようにして、高周波増幅器２００が構成されている。
【００３６】
次に、高周波増幅器２００の動作について説明する。
まず、入力端子２１に、トランジスタ２０の動作周波数と同等の周波数（基本波周波数）の信号を入力する。トランジスタ２０は、入力信号の振幅を増幅してドレイン端子から出力する。
【００３７】
トランジスタ２０の出力信号のうち、基本波周波数の信号はインピーダンス整合回路１００を通過して、出力端子２３から出力される。一方、基本波周波数に対する高調波周波数の信号は、インピーダンス整合回路１００で反射される。これにより、不要な高調波周波数の信号が出力端子２３から高周波増幅器２００の外部に漏れるの抑制することができる。
【００３８】
また、インピーダンス整合回路１００を設けたことにより、高周波増幅器２００が有する図示しない高調波制御回路が、外部のインピーダンスによって攪乱されるのを防ぐことができる。
【００３９】
次に、図６〜図８を参照して、高周波増幅器２００の効果について説明する。
図８は、図７に示す高周波増幅器２００からインピーダンス整合回路１００を除いた高周波増幅器（以下「一般的な高周波増幅器」という）の第１出力回路を示している。図８に示す如く、トランジスタ２０ａのドレイン端子に位相調整線路２４１ａを接続している。位相調整線路２４１ａにオープンスタブ２４２ａの一端部を接続し、他端部は電気的に開放している。オープンスタブ２４２ａは、基本波周波数の８分の１波長の電気長を有しており、一端部に入力された高調波周波数の信号を他端部で反射するものである。位相調整線路２４１ａ及びオープンスタブ２４２ａによって、第１出力回路２４ａが構成されている。
【００４０】
オープンスタブ２４２ａは、物理的な線路長が長いため、高周波増幅器の回路レイアウトを制約する要素となる。特に、トランジスタ２０ａの近傍は他の配線や回路素子が集中しているため、オープンスタブ２４２ａを設けることが困難であり、第１出力回路２４ａを構成できないこともある。
【００４１】
また、基本波周波数の８分の１波長の電気長を有するオープンスタブ２４２ａは、高調波周波数の信号のみならず基本波周波数の信号にも影響を与える。このため、オープンスタブ２４２ａによる基本波周波数でのインピーダンスのずれを補償する補償回路が必要となり、高周波増幅器のサイズが更に大きくなる。
【００４２】
これに対し、図７に示す実施の形態２の高周波増幅器２００は、１個のコンデンサ１５を用いたインピーダンス整合回路１００によって高調波周波数の信号を反射している。これにより、第１出力回路２４のオープンスタブを不要として、高周波増幅器２００を小型にすることができる。
【００４３】
さらに、図６に示す如く、インピーダンス整合回路１００は基本波周波数ではインピーダンスを乱さない。このため、基本波周波数でインピーダンスのずれを補償する補償回路を不要として、高周波増幅器２００を更に小型にすることができる。
【００４４】
以上のように、この実施の形態２の高周波増幅器２００は、トランジスタ２０と出力端子２３間にインピーダンス整合回路１００を接続している。これにより、トランジスタ２０が出力した高調波周波数の信号をインピーダンス整合回路１００で反射することで、不要な高調波周波数の信号が出力端子２３から高周波増幅器２００の外部に漏れるのを抑制することができる。また、第１出力回路２４のオープンスタブを不要として、より小型にすることができる。
【００４５】
さらに、インピーダンス整合回路１００は、基本波周波数ではインピーダンスを乱さないようになっている。これにより、インピーダンスのずれを補償する補償回路を不要として、高周波増幅器２００を更に小型にすることができる。
【００４６】
実施の形態３．
図９を参照して、インピーダンス整合回路１００をトランジスタと入力端子間に接続した高周波増幅器について説明する。なお、図７に示す実施の形態２の高周波増幅器２００と同様の構成部材には同一符号を付して説明を省略する。
【００４７】
トランジスタ２０のゲート端子と入力端子２１との間に、第１入力回路２６、インピーダンス整合回路１００及び第２入力回路２７が直列に順次接続されている。トランジスタ２０のドレイン端子と出力端子２３との間に、出力回路２８が接続されている。このようにして、高周波増幅器２０１が構成されている。
【００４８】
次に、高周波増幅器２０１の動作について説明する。
まず、入力端子に基本波周波数の信号を入力する。トランジスタ２０は、入力信号の振幅を増幅してドレイン端子から出力する。
【００４９】
このとき、トランジスタ２０が反射した高調波周波数の信号は、インピーダンス整合回路１００によってトランジスタ２０に再度反射される。これにより、不要な高調波周波数の信号が入力端子２１から高周波増幅器２０１の外部に漏れるのを抑制することができる。また、高周波増幅器２０１で消費する電力量を低減して、供給電力を出力電力に変換する効率（いわゆる「電力付加効率」）を高くすることができる。
【００５０】
図９に示す高周波増幅器２０１からインピーダンス整合回路１００を除いた高周波増幅器（一般的な高周波増幅器）は、第１入力回路に、図８に示す第１出力回路２４ａと同様に、基本波周波数の８分の１波長の電気長を有するオープンスタブを設けている。このオープンスタブで高調波周波数の信号を反射することにより、不要な高調波周波数の信号が外部に漏れるのを抑制するとともに、電力付加効率を向上させている。
【００５１】
これに対し、この実施の形態３の高周波増幅器２０１は、１個のコンデンサ１５を用いたインピーダンス整合回路１００によって高調波周波数の信号を反射している。これにより、第１入力回路２６のオープンスタブを不要として、高周波増幅器２０１を小型にすることができる。
【００５２】
実施の形態４．
図１０を参照して、誘電体層の肉厚が実施の形態１と異なるインピーダンス整合回路について説明する。なお、図１に示す実施の形態１のインピーダンス整合回路１００と同様の構成部材には同一符号を付して説明を省略する。
【００５３】
第１電極１と第２電極３間に、誘電体層２ａが設けられている。誘電体層２ａの肉厚Ｔは、図１に示す誘電体層２の肉厚よりも厚くなっている。第１電極１、誘電体層２ａ及び第２電極３によって、平行平板コンデンサからなるコンデンサ部が構成されている。コンデンサ部、第１伝送線路４、第２伝送線路５及び第３伝送線路６によって、インピーダンス整合回路１０１が構成されている。
【００５４】
次に、図１０〜図１３を参照して、インピーダンス整合回路１０１の等価回路の詳細及び動作について説明する。
図１１は、図１０に示すインピーダンス整合回路１０１を伝送線路モデルで表した等価回路を示している。なお、図２に示すインピーダンス整合回路１００の等価回路と同様の構成部材には同一符号を付している。
【００５５】
誘電体層２ａの肉厚Ｔを厚くしたことにより、図１０に示すコンデンサ部は誘導成分を有している。すなわち、図１１に示す等価回路は、コンデンサ１５に対してインダクタ３０が直列に接続されている。コンデンサ１５の容量成分は、図１０に示す第１電極１と第２電極３間に生じる容量成分と対応している。インダクタ３０の誘導成分は、図１０に示す誘電体層２ａの肉厚Ｔに応じた誘導成分と対応している。
【００５６】
図１２は、図１１に示す等価回路の伝送線路１３をπ型のＬＰＦで表した等価回路を示している。図１３は、図１２に示す等価回路のＬＰＦから引き出した伝送線路１２，１４を除いた回路を示している。
【００５７】
ここで、インダクタ３０の誘導成分をＬ２として表す。また、コンデンサ１５によるインピーダンスの虚数部（いわゆる「リアクタンス」）をＸＣ２として表し、インダクタ３０によるリアクタンスをＸＬ２として表す。図１０に示すコンデンサ部は、少なくとも基本波周波数以上かつ基本波周波数の２倍波周波数以下の周波数範囲で、ＸＬ２の絶対値がＸＣ２の絶対値よりも小さい値となるように設定されている。
【００５８】
インピーダンス整合回路１０１は、ＳパラメータＳ２１の絶対値｜Ｓ２１｜の値が、基本波周波数で１となり、かつ基本波周波数に対する高調波周波数で０となるように設定されている。これにより、実施の形態１のインピーダンス整合回路１００と同様に、基本波周波数の信号に対しては伝送線路の機能を果たし、かつ高調波周波数の信号に対しては反射回路の機能を果たす。
【００５９】
このとき、コンデンサ１５に対して直列に接続されたインダクタ３０は、コンデンサ１５の容量成分を打ち消すように機能する。また、インダクタ３０が打ち消す容量成分の量は、いわゆる「周波数特性」を有しており、周波数が高くなるにつれて打ち消す量が多くなる。このため、基本波周波数と２倍波周波数間の周波数範囲における、周波数に対する絶対値｜Ｓ２１｜を示す特性線の傾き値が大きくなる。すなわち、基本波周波数の上限の値を高くすることができる。
【００６０】
次に、図６、図１３及び図１４を参照して、インピーダンス整合回路１０１の効果について説明する。
図１４は、図１３に示す回路における、入力信号の周波数に対するＳパラメータの絶対値の計算結果を示している。ここで、Ｌ１の値は３ｎＨ、Ｃ１の値は０．８ｐＦ、Ｃ２の値は０．４ｐＦ、Ｌ２の値は４．５ｎＨに設定している。また、終端インピーダンスの値は５０Ωに設定している。
【００６１】
図１４の横軸は周波数の値を示しており、縦軸はＳパラメータの絶対値の値を示している。特性線ＩＩＩはＳパラメータＳ１１の絶対値｜Ｓ１１｜を示しており、特性線ＩＶはＳパラメータＳ２１の絶対値｜Ｓ２１｜を示している。
【００６２】
図１４に示す特性線ＩＶは、周波数の値が０〜２．０ＧＨｚの周波数範囲に亘って、絶対値｜Ｓ２１｜の値が１．０である。周波数の値が２．０〜２．９ＧＨｚの周波数範囲にかけて、絶対値｜Ｓ２１｜の値が１．０から０に低下している。
【００６３】
これに対し、図６に示す特性線ＩＩは、周波数の値が０〜１．４５ＧＨｚの周波数範囲に亘って、絶対値｜Ｓ２１｜の値が１．０である。周波数の値が１．４５〜２．９ＧＨｚの周波数範囲にかけて、絶対値｜Ｓ２１｜の値が１．０から０に低下している。
【００６４】
すなわち、実施の形態２のインピーダンス整合回路１０１は、実施の形態１のインピーダンス整合回路１００よりも高い周波数（２．０ＧＨｚ）まで絶対値｜Ｓ２１｜の値が１となる。これにより、より高い基本波周波数の信号に対して伝送線路の機能を果たすことができる。
【００６５】
以上のように、この実施の形態４のインピーダンス整合回路１０１は、コンデンサ部の第１電極１に第１伝送線路４を接続している。第２電極３に、第１伝送線路４に対して立体交差するように第２伝送線路５を接続している。第１伝送線路４と第２伝送線路５とは、第３伝送線路６によってコンデンサ部を介して電気的に接続されている。これにより、接続端子１０，１１に入力された基本波周波数の信号は回路を通過し、かつ基本波周波数に対する高調波周波数の信号は外部に反射することができる。また、高調波周波数の４分の１波長の電気長を有するオープンスタブを不要として、より小型にすることができる。
【００６６】
また、誘電体層２ａの肉厚Ｔを厚くしたことにより、コンデンサ部が誘導成分を有している。これにより、より高い基本波周波数の信号を通過し、かつ基本波周波数に対する高調波周波数の信号を反射することができる。
【００６７】
なお、コンデンサ部の構造は、図１０に示す平行平板コンデンサに限定されるものではない。誘電体層２ａに代えて、第１電極１と第２電極３間に空気層を設けたものとしてもよい。また、単層又は複層のチップコンデンサを用いたものとしてもよい。ＭＩＭキャパシタを用いたものとしてもよい。
【００６８】
実施の形態５．
図１５を参照して、実施の形態４のインピーダンス整合回路１０１を用いた高周波増幅器について説明する。なお、図１１に示す等価回路と同様の構成部材には同一符号を付して説明を省略する。
【００６９】
図中、２０はトランジスタである。トランジスタ２０は、例えば、ソース端子を電気的に接地した電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）により構成されている。トランジスタ２０のゲート端子と入力端子２１との間に、入力回路２２が接続されている。トランジスタ２０のドレイン端子と出力端子２３との間に、第１出力回路２４、インピーダンス整合回路１０１及び第２出力回路２５が直列に順次接続されている。
【００７０】
このように構成された高周波増幅器２０２は、以下のように図７に示す実施の形態２の高周波増幅器２００と同様に動作する。
すなわち、トランジスタ２０の出力信号のうち、基本波周波数の信号はインピーダンス整合回路１０１を通過して、出力端子２３から出力される。一方、基本波周波数に対する高調波周波数の信号は、インピーダンス整合回路１０１で反射される。これにより、不要な高調波周波数の信号が出力端子２３から高周波増幅器２０２の外部に漏れるの抑制することができる。
【００７１】
また、インピーダンス整合回路１０１を設けたことにより、高周波増幅器２０２が有する図示しない高調波制御回路が、外部のインピーダンスによって攪乱されるのを防ぐことができる。
【００７２】
このとき、基本波周波数の８分の１波長の電気長を有するオープンスタブと、基本波周波数でインピーダンスのずれを補償する補償回路とを不要として、高周波増幅器２０２を小型にすることができる。
【００７３】
実施の形態６．
図１６を参照して、インピーダンス整合回路１０１をトランジスタと入力端子間に接続した高周波増幅器について説明する。なお、図１５に示す実施の形態５の高周波増幅器２０２と同様の構成部材には同一符号を付して説明を省略する。
【００７４】
トランジスタ２０のゲート端子と入力端子２１との間に、第１入力回路２６、インピーダンス整合回路１０１及び第２入力回路２７が直列に順次接続されている。トランジスタ２０のドレイン端子と出力端子２３との間に、出力回路２８が接続されている。
【００７５】
このように構成された高周波増幅器２０３は、以下のように図９に示す実施の形態３の高周波増幅器２０１と同様に動作する。
すなわち、トランジスタ２０が反射した高調波周波数の信号は、インピーダンス整合回路１００によってトランジスタ２０に再度反射される。これにより、不要な高調波周波数の信号が入力端子２１から高周波増幅器２０３の外部に漏れるのを抑制することができる。また、高周波増幅器２０３で消費する電力量を低減して、電力付加効率を高くすることができる。
【００７６】
このとき、基本波周波数の８分の１波長の電気長を有するオープンスタブを不要として、高周波増幅器２０３を小型にすることができる。
【００７７】
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。
【符号の説明】
【００７８】
１  第１電極、２，２ａ  誘電体層、３  第２電極、４  第１伝送線路、５  第２伝送線路、６  第３伝送線路、７  間隙部、８  板状導体（第１導体）、９  板状導体（第２導体）、１０，１１  接続端子、１２，１３，１４  伝送線路、１５  コンデンサ、１６  インダクタ、１７，１８  コンデンサ、２０，２０ａ  トランジスタ、２１  入力端子、２２  入力回路、２３  出力端子、２４，２４ａ  第１出力回路、２５  第２出力回路、２６  第１入力回路、２７  第２入力回路、２８  出力回路、３０  インダクタ、１００，１０１  インピーダンス整合回路、２００，２０１，２０２，２０３  高周波増幅器、２４１ａ  位相調整線路、２４２ａ  オープンスタブ。
【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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【図７】
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【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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