(57)【要約】      （修正有）【課題】整合回路を内蔵した高出力増幅器を、その出力側にあるアイソレータ又はサーキュレータとともに用いた高周波回路において、より高効率な特性を得る。【解決手段】整合回路４を内蔵した高出力増幅器１００と、その出力側にあるアイソレータ又はサーキュレータ７によって構成されている高周波回路において、高出力増幅器とアイソレータ又はサーキュレータ７の間に位相調整回路１０１を挿入する。またさらに、位相調整回路１０１とアイソレータ又はサーキュレータ７の間に、インダクタ１４とキャパシタ１５の直列回路とスイッチ１３が並列に接続された回路を１０２直列に挿入しかつスイッチ１３にバイアスを供給するバイアス回路を含むインピーダンス切替回路１０２を挿入する。【選択図】        図４
2004260584.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
整合回路を内蔵した高出力増幅器とその出力側にあるアイソレータ又はサーキュレータによって構成されている高周波回路において、前記高出力増幅器と前記アイソレータ又はサーキュレータの間に、位相調整回路を設けたことを特徴とする高周波回路。
【請求項２】
前記位相調整回路が線路又はインダクタおよびキャパシタを含む集中定数回路素子により構成されたことを特徴とする請求項１に記載の高周波回路。
【請求項３】
前記位相調整回路とアイソレータ又はサーキュレータの間に、インダクタとキャパシタの直列回路とスイッチが並列に接続された回路が直列に挿入されかつ前記スイッチにバイアスを供給するバイアス回路を含むインピーダンス切替回路を挿入したことを特徴とする請求項１又は２に記載の高周波回路。
【請求項４】
前記整合回路を内蔵した高出力増幅器と位相調整回路の間に、インダクタとキャパシタの直列回路とスイッチが並列に接続された回路が直列に挿入されかつ前記スイッチにバイアスを供給するバイアス回路を含むインピーダンス切替回路を挿入したことを特徴とする請求項１又は２に記載の高周波回路。
【請求項５】
前記位相調整回路とアイソレータ又はサーキュレータの間に、インダクタとスイッチの並列回路が並列に挿入されかつ前記スイッチにバイアスを供給するバイアス回路を含むインピーダンス切替回路を挿入したことを特徴とする請求項１又は２に記載の高周波回路。
【請求項６】
前記スイッチとしてダイオードを用いたことを特徴とする請求項３ないし５のいずれか１項に記載の高周波回路。
【請求項７】
前記スイッチとして微小な機械的スイッチを用いたことを特徴とする請求項３ないし５のいずれか１項に記載の高周波回路。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、衛星通信、地上マイクロ波通信、移動体通信等に使用する高周波回路に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
この種の高周波回路は、入力された高周波信号を増幅する高出力増幅器とこれの出力側に接続され出力側の負荷変動が起きても諸特性を維持するアイソレータ又はサーキュレータで構成される。高周波回路は内蔵した整合回路により、理想的には、そのインピーダンス系の特性インピーダンスに整合され、また、アイソレータ又はサーキュレータもほぼ同一のインピーダンスとなるが、完全に同一ではなく、周波数特性を有する。一方、高出力増幅器おいては、出力側の負荷インピーダンスによって、出力電力、効率（消費電流）、ひずみ等の諸特性が大きく変化する。そのため、従来の高周波回路においては、アイソレータ又はサーキュレータのインピーダンスが、所定値からずれることにより、そして、周波数特性を持つことにより、効率、ひずみ、出力電力といった高出力増幅器の諸特性が低下してしまう。
【０００３】
送信機においては、送信モードによって異なる出力電力を出力する場合が多くある。その場合、高出力増幅器においては、送信モードの中で最も高い出力電力を満足できるようにし、より低い出力電力しか必要としない場合には、そのまま、入力電力を低くすることにより、異なる出力電力に対応している。しかし、送信モードの中で最も高い出力電力を満足できるように、増幅素子のサイズを大きくしたり、効率を犠牲にして出力電力を得るような負荷インピーダンスに整合しているため、入力電力を低くした場合に、効率が低くなってしまい、また消費電流が大きくなってしまう。そのため、低い出力電力のモードの時間が長く、高い出力電力が必要なモードの時間が短い場合などにおいては、短い時間の高い出力電力を得るために、長い時間の低い出力電力の場合に多くの消費電流を消費してしまう。そこでこのような高出力増幅器とアイソレータ又はサーキュレータで構成される高周波回路において、高い出力電力でも低い出力電力でもより高効率な特性を得ることが求められている。
【０００４】
なお従来、上記高出力増幅器に当たる高周波増幅器単体の構成において、出力電力の高低ではなく、２つの異なる周波数帯で高効率動作を実現しようとするために、高周波増幅器の入力側の整合回路に２つのリアクタンス回路を設けてこれを切り替えると共に出力側に位相調整回路を備えたものがある（特許文献１参照）。
【０００５】
【特許文献１】
特開平６−２３２６５７号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上述のように従来、高出力増幅器とアイソレータ又はサーキュレータで構成される高周波回路においては、低出力電力でも高出力電力でも高効率な特性が得られるものが求められていた。
【０００７】
この発明は上記のような問題点を解決するためになされたもので、整合回路を内蔵した高出力増幅器を、その出力側にあるアイソレータ又はサーキュレータとともに用いた高周波回路において、低出力電力でも高出力電力でもより高効率な特性が得られるものを提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記の目的に鑑み、この発明は、整合回路を内蔵した高出力増幅器とその出力側にあるアイソレータ又はサーキュレータによって構成されている高周波回路において、前記高出力増幅器と前記アイソレータ又はサーキュレータの間に、位相調整回路を設けたことを特徴とした高周波回路にある。
【０００９】
【発明の実施の形態】
図１は、整合回路を内蔵した高出力増幅器をその出力側にあるアイソレータ又はサーキュレータとともに用いた高周波回路の一般的な構成を説明するための図であり、（ａ）は高周波回路の構成、（ｂ）はアイソレータ又はサーキュレータのインピーダンスの周波数特性を示す。図１において、整合回路４を内蔵した高出力増幅器１００は高周波回路の入力端子となる入力端子１および出力端子２を有する。高出力増幅器１００は高出力増幅器を構成する各増幅段の増幅素子３および整合回路４を備える。出力端子２にはアイソレータ又はサーキュレータ（一方向電波伝送ユニット）７が接続されその出力端子６は高周波回路の出力端子となる。ΓＩＳＯはアイソレータ又はサーキュレータ７のインピーダンス、ΓＬは高出力増幅器１００の出力負荷インピーダンスである。
【００１０】
上述したように、入力端子１から入力した高周波信号は、増幅素子３、整合回路４によって構成される高出力増幅器１００で増幅された後、アイソレータ又はサーキュレータ７を介して出力端子６より出力される。これにより、入力した高周波信号を増幅することができる。また、アイソレータ又はサーキュレータ７が高出力増幅器１００の出力側に設置されているため、出力側の負荷変動が起きても、諸特性を維持することが可能である。高出力増幅器１００は内蔵した整合回路４により、理想的には、５０Ω（インピーダンス系によって異なるが、そのインピーダンス系の特性インピーダンスの値である）に整合され、また、アイソレータ又はサーキュレータ７も完全な５０Ωである。しかし、アイソレータ又はサーキュレータ７のインピーダンスΓＩＳＯはほぼ５０Ωではあるが、完全に５０Ωではなく、図１の（ａ）に示すように周波数特性を有する。一方、高出力増幅器１００においては、図２に例えば、ある出力電力一定時の効率、ひずみ（ＡＣＰＲ）の出力側の負荷インピーダンスΓＬ依存性のグラフを示すが、高出力増幅器１００においては、出力側の負荷インピーダンスΓＬによって、出力電力、効率（消費電流）、ひずみ等の諸特性が大きく変化する。そのため、この種の高周波回路においては、アイソレータ又はサーキュレータ７のインピーダンスが、５０Ωからずれること、そして周波数特性を持つことにより、効率、ひずみ、出力電力等の高出力増幅器の諸特性が低下してしまう。
【００１１】
送信機においては、送信モードによって異なる出力電力を出力する場合が多く、その場合、高出力増幅器においては、送信モードの中で最も高い出力電力を満足できるようにし、より低い出力電力しか必要としない場合には、そのまま、入力電力を低くすることにより、異なる出力電力に対応している。しかし、送信モードの中で最も高い出力電力を満足できるように、増幅素子のサイズを大きくしたり、効率を犠牲にして出力電力を得るような負荷インピーダンスに整合しているため、入力電力を低くした場合に、効率が低くなってしまう、消費電流が大きくなってしまう。そのため、低い出力電力のモードの時間が長く、高い出力電力が必要なモードの時間が短い場合などにおいては、短い時間の高い出力電力を得るために、長い時間の低い出力電力の場合に多くの消費電流を消費してしまう。
【００１２】
実施の形態１．
図３はこの発明の一実施の形態による高周波回路の構成を説明するための図であり、（ａ）は高周波回路の構成、（ｂ）は各部のインピーダンスの周波数特性を示す。図３において、図１と同一もしくは相当部分は同一符号で示す。高出力増幅器１００の出力端子２には位相調整回路１０１が接続され、これは使用するインピーダンス系の特性インピーダンスの線路８（マイクロストリップライン又は同軸ケーブル）、又は並列キャパシタ１０（一端がグランド１２に接続）と直列インダクタ１１の集中定数回路素子で構成されている。集中定数回路素子を用いる場合は、使用する周波数でインピーダンスは特性インピーダンスとなり必要な位相を得る構成となっている。位相調整回路１０１とアイソレータ又はサーキュレータ７の入力端子５の間にはＤＣカット用のキャパシタ９が接続されている。また、（ｂ）のΓＩＳＯはアイソレータ又はサーキュレータ７のインピーダンス、ΓＬは高出力増幅器１００の出力負荷インピーダンスである。従来例と比較して、高周波としては位相調整回路１０１（およびその他にＤＣカット用のキャパシタ９）が高出力増幅器１００とアイソレータ又はサーキュレータ７の間に挿入されている点が異なる。
【００１３】
次に動作について説明する。入力端子１から入力した高周波信号は、増幅素子３、整合回路４によって構成される高出力増幅器１００で増幅された後、位相調整回路１０１を通った後、アイソレータ又はサーキュレータ７を介して出力端子６より出力される。これにより、入力した高周波信号を増幅することができる。
また、アイソレータ又はサーキュレータ７が高出力増幅器１００の出力側に設置されているため、出力側の負荷変動が起きても、諸特性を維持することが可能である。
【００１４】
上述したように、アイソレータ又はサーキュレータ７のインピーダンスΓＩＳＯは完全に５０Ωではなく、図３のΓＩＳＯに示すように周波数特性を有する。
一方、高出力増幅器１００においては、図２に示すが、出力側の負荷インピーダンスΓＬによって、出力電力、効率（消費電流）、ひずみ等の諸特性が大きく変化する。図２のような特性の高出力増幅器の場合、負荷インピーダンスΓＬの周波数特性が等ひずみ円と等効率円の両方に沿うようにすることによって、アイソレータ又はサーキュレータ７のインピーダンスΓＩＳＯの周波数特性による特性劣化をさけることが可能である。
【００１５】
図３のこの発明の高周波回路においては、位相調整回路１０１が高出力増幅器１００とアイソレータ又はサーキュレータ７間に挿入されていることにより、アイソレータ又はサーキュレータ７のインピーダンスΓＩＳＯの周波数特性が、位相調整回路１０１により、高出力増幅器１０１の出力負荷インピーダンスΓＬにおいては等ひずみ円と等効率円の両方に沿う周波数特性に変換され、それにより、アイソレータ又はサーキュレータ７のインピーダンスΓＩＳＯの周波数特性による特性劣化をさけることができ、高効率な特性を得ることができる。
【００１６】
また、位相調整回路１０１を線路８で実現することにより容易にパターン化できる。これにより、モジュール化が容易となる。また、位相調整回路１０１をインダクタ１１とキャパシタ１０といった集中定数回路素子で実現することにより、小型化が可能である。
【００１７】
以上のように、高出力増幅器とアイソレータ又はサーキュレータの間に、位相調整回路が設置されているため、高出力増幅器の出力負荷インピーダンスが等ひずみ円と等効率円の両方に沿う周波数特性に変換され、それにより、アイソレータ又はサーキュレータのインピーダンスΓＩＳＯの周波数特性による特性劣化をさけることができ、高効率な特性を得ることができる。
【００１８】
また、位相調整回路を線路で実現することにより用意にパターン化できる。それにより、モジュール化が容易となる。また、位相調整回路をインダクタとキャパシタといった集中定数回路素子で実現することにより、小型化が可能である。
【００１９】
実施の形態２．
図４はこの発明の別の実施の形態による高周波回路の構成を説明するための図であり、（ａ）は高周波回路の構成、（ｂ）は各部のインピーダンスの周波数特性を示す。図４において、上記実施の形態と同一もしくは相当部分は同一符号で示す。図４は図３の高周波回路と比較して、直列インダクタ切替型インピーダンス切替回路１０２が位相調整回路１０１とアイソレータ又はサーキュレータ７の間に挿入されている点が異なる。位相調整回路１０１はキャパシタ１０とインダクタ１１の集中定数回路素子で構成されている。使用する周波数でインピーダンスは特性インピーダンスとなり必要な位相を得る構成となっている。位相調整回路１０１は使用するインピーダンス系の特性インピーダンスの線路で構成されていても構わない。インピーダンス切替回路１０２では、直列インダクタ１４と直列キャパシタ１５の直列回路にスイッチを構成するダイオード（スイッチ）１３が並列に接続された回路が直列に挿入されている。さらに抵抗１８、ＤＣカット用キャパシタ１９、ダイオードで構成されたスイッチ１３のプラス側のバイアス端子１７でバイアス回路を形成している。さらにバイアス用インダクタ１６でスイッチ１３のマイナス側のバイアス回路を形成し、接地（グランド１２）している。ダイオード１３で構成されるスイッチは、例えばマイクロ・エレクトロメカニカル・システム（ＭＥＭＳ）によるスイッチからなる微小な機械的スイッチで構成してもよい。またインダクタ１６の代わりに抵抗を用いてもよいし、プラス側のバイアス端子と同様の構成とし、マイナス側のバイアス端子を設けてもよい。
【００２０】
これによりまず、高周波信号を増幅することができ、またアイソレータ又はサーキュレータ７が高出力増幅器１００の出力側に設置されているため、出力側の負荷変動が起きても諸特性を維持することが可能であり、位相調整回路１０１が高出力増幅器１００とアイソレータ又はサーキュレータ７の間に挿入されていることにより、アイソレータ又はサーキュレータ７のインピーダンスΓＩＳＯの周波数特性が位相調整回路１０１により高出力増幅器１０１の出力負荷インピーダンスΓＬにおいては等ひずみ円と等効率円の両方に沿う周波数特性に変換され、それにより、アイソレータ又はサーキュレータ７のインピーダンスΓＩＳＯの周波数特性による特性劣化をさけることができ、高効率な特性を得ることができる。
【００２１】
送信モードによって２つの異なる出力電力が要求される場合に、高出力増幅器１００としては、低い側の出力電力に対応した設計、すなわち、５０Ωの出力負荷インピーダンスの場合に低い側の出力電力において、必要なひずみ特性を満足した上で最も高い効率が得られる設計を行い、より高い出力電力が必要な送信モードの場合には、出力負荷インピーダンスを、より低ひずみのインピーダンスに切替えることによって、ひずみを満足し、必要な出力電力を得ることができる。すなわち、図２に示した高出力増幅器１００のある一定出力電力における等効率円、等ひずみ円のグラフにおいて、低い側の出力電力の送信モードの場合に５０Ωの出力負荷インピーダンスを実現し、高い出力電力の送信モードの時には矢印の方向へインピーダンスを移動することができれば、出力アップ時にもひずみ特性を満足することができる。
【００２２】
図４の高周波回路の動作について説明すると、図４の（ｂ）において、ΓＩＳＯはアイソレータ又はサーキュレータ７のインピーダンス、ΓＬは高出力増幅器１００の出力負荷インピーダンスである。Γｍｉｄはインピーダンス切替回路１０２を通してアイソレータ又はサーキュレータ７を見たインピーダンスである。それぞれのインピーダンスをスミスチャート上に示している。実線が、低い側の出力電力の送信モードの場合でダイオードスイッチ１３がＯＮの場合、波線が高い側の出力電力の送信モードの場合でダイオードスイッチ１３がＯＦＦの場合である。
【００２３】
ダイオードスイッチ１３がＯＮの場合には、ダイオードスイッチは非常に低い抵抗と等価となり、インピーダンスは移動しないため、ΓｍｉｄはほぼΓＩＳＯと同じである。そして、位相調整回路（線路）１０１により周波数特性が回転し、ΓＬは等ＡＣＰＲ円に沿った周波数特性となる。一方、スイッチダイオード１３がＯＦＦした場合、直列インダクタ１４と直列キャパシタ１５の直列回路が、アイソレータ又はサーキュレータ７との間に挿入されることになる。ここでは、直列インダクタ１４と直列キャパシタ１５の直列回路は誘導性を示す値とすることにより、Γｍｉｄは実線から波線へと移動する。そして、位相調整回路（線路）１０１により回転され、ΓＬは波線の周波数特性となる。これにより、スイッチ１３がＯＮの場合もＯＦＦの場合も、ΓＬの周波数特性は図２の等ひずみ円と等効率円の両方に沿った特性となるためアイソレータ又はサーキュレータ７のインピーダンスΓＩＳＯの周波数特性による特性劣化をさけることができ、高効率な特性を得ることができる。同時に、高い出力電力のモードの時には、出力負荷インピーダンスΓＬがより低ひずみな方向へ移動するため、ひずみ特性を満足でき、より高い出力電力に対応できる。低い出力電力のモードの場合の効率について考えると、従来や、図３の高周波回路の場合と比較して、低い出力電力のモードの場合に合わせて高効率が得られる設計となっているため、より高効率な特性が実現できる。なお、図４のインピーダンス切替回路１０２は、高出力増幅器１００とアイソレータ又はサーキュレータ７の間のいずれの場所に挿入しても良いわけではなく、位相調整回路（線路）１０１とアイソレータ又はサーキュレータ７間に挿入することにより、周波数特性の劣化をさける効果と、高い出力電力のモード時のひずみの低減の効果を同時に実現することができる。
【００２４】
また、スイッチ１３としてダイオードを用いているため、電子的にインピーダンスを切替えることができ、すばやい切替時間を実現できる。また、スイッチとして、微小な機械的スイッチを用いた場合にも、ダイオードの場合と同様の効果を得ることができる。さらに、ダイオードを用いた場合には、出力電力が増加した場合に、ダイオード自体が発生するひずみによって、ひずみ特性が劣化するが、微小な機械的スイッチはひずみを発生しないため、より高出力、低ひずみな特性を実現することが可能である。
【００２５】
以上のように、位相調整回路とアイソレータ又はサーキュレータの間に、インダクタとキャパシタの直列回路とスイッチが並列に接続された回路が直列に挿入され、かつ、スイッチにバイアスを供給するバイアス回路が含まれるインピーダンス切替回路を挿入することにより、ΓＬの周波数特性は等ひずみ円と等効率円の両方に沿った特性となるためアイソレータ又はサーキュレータのインピーダンスΓＩＳＯの周波数特性による特性劣化をさけることができ、高効率な特性を得ることができる。同時に、高い出力電力の送信モードの時には、出力負荷インピーダンスΓＬがより低ひずみな方向へ移動するため、ひずみ特性を満足できより高い出力電力に対応できる。また低い出力電力の送信モードの場合の効率について考えると、低い出力電力のモードの場合に合わせて高効率が得られる設計となっているため、より高効率な特性が実現できる。
【００２６】
実施の形態３．
図５はこの発明の別の実施の形態による高周波回路の構成を説明するための図であり、（ａ）は高周波回路の構成、（ｂ）は各部のインピーダンスの周波数特性を示す。図４において、上記実施の形態と同一もしくは相当部分は同一符号で示す。図５は図４の高周波回路と比較して、直列インダクタ切替型インピーダンス切替回路１０２ａの挿入される位置が異なり、高出力増幅器１００と位相調整回路１０１の間に挿入されている点が異なる。位相調整回路１０１はキャパシタ１０とインダクタ１１の集中定数回路素子で構成されている。使用する周波数でインピーダンスは特性インピーダンスとなり必要な位相が得る構成となっている。位相調整回路１０１は使用するインピーダンス系の特性インピーダンスの線路で構成されていても構わない。直列インダクタ切替型インピーダンス切替回路１０２ａは上記実施の形態と同様に直列インダクタ１４、直列キャパシタ１５、ダイオードで構成されたスイッチ１３（スイッチは微小な機械的スイッチで構成してもよい）からなる回路に、抵抗１８、ＤＣカット用キャパシタ１９、ダイオードで構成されたスイッチ１３のプラス側、マイナス側のそれぞれのバイアス端子１７で、プラス側およびマイナス側のバイアス回路を形成している。マイナス側のバイアス回路については、図４と同様にインダクタで、接地回路を形成しても構わない。また抵抗１８はインダクタで構成しても構わない。
【００２７】
これによりまず、高周波信号を増幅することができ、またアイソレータ又はサーキュレータ７が高出力増幅器１００の出力側に設置されているため、出力側の負荷変動が起きても諸特性を維持することが可能であり、位相調整回路１０１が高出力増幅器１００とアイソレータ又はサーキュレータ７の間に挿入されていることにより、アイソレータ又はサーキュレータ７のインピーダンスΓＩＳＯの周波数特性が位相調整回路１０１により高出力増幅器１０１の出力負荷インピーダンスΓＬにおいては等ひずみ円と等効率円の両方に沿う周波数特性に変換され、それにより、アイソレータ又はサーキュレータ７のインピーダンスΓＩＳＯの周波数特性による特性劣化をさけることができ、高効率な特性を得ることができる。
【００２８】
図５の高周波回路の動作について説明すると、図５の（ｂ）において、ΓＩＳＯはアイソレータ又はサーキュレータ７のインピーダンス、ΓＬは高出力増幅器１００の出力負荷インピーダンスである。Γｍｉｄは位相調整回路１０１を通してアイソレータ又はサーキュレータ７を見たインピーダンスである。それぞれのインピーダンスをスミスチャート上に示している。実線が、低い側の出力電力のモードの場合でダイオードスイッチ１３がＯＮの場合、波線が高い側の出力電力のモードの場合でダイオードスイッチ１３がＯＦＦの場合である。
【００２９】
アイソレータ又はサーキュレータ７のインピーダンスΓＩＳＯは位相調整回路（線路）１０１により周波数特性は回転し、Γｍｉｄにおいて周波数特性が図２の等ひずみ円と等効率円の両方に沿う特性を実現している。次に、インピーダンス切替回路１０２ａは、ダイオードスイッチ１３がＯＮの場合には、ダイオードスイッチは非常に低い抵抗と等価となり、インピーダンスは移動しないため、ΓＬはほぼΓｍｉｄと同じであり等ひずみ円と等効率円の両方に沿った周波数特性となる。一方、スイッチダイオード１３がＯＦＦした場合、直列インダクタ１４と直列キャパシタ１５の直列回路が挿入されることになる。ここでは、直列インダクタ１４と直列キャパシタ１５の直列回路は誘導性を示す値にすることにより、ΓＬは実線から波線へと移動する。これにより、スイッチがＯＮの場合もＯＦＦの場合も、ΓＬの周波数特性は図２の等ひずみ円と等効率円の両方に沿った特性となるためアイソレータ又はサーキュレータ７のインピーダンスΓＩＳＯの周波数特性による特性劣化をさけることができ、高効率な特性を得ることができる。
同時に、高い出力電力の送信モードの時には、出力負荷インピーダンスΓＬがより低ひずみな方向へ移動するため、ひずみ特性を満足でき、より高い出力電力に対応できる。したがって従来や、図３の高周波回路の場合と比較して、低い出力電力の送信モードの場合に合わせて高効率が得られる設計となっているため、より高効率な特性が実現できる。なお、図５のインピーダンス切替回路１０２は、高出力増幅器１００とアイソレータ又はサーキュレータ７の間のいずれの場所にいれても良いわけではなく、高出力増幅器１００と位相調整回路（線路）１０１の間に入れることにより、周波数特性の劣化をさける効果と、高い出力電力のモード時のひずみの低減の効果を同時に実現することができる。
【００３０】
また、スイッチとしてダイオードを用いているため、電子的にインピーダンスを切替えることができ、すばやい切替時間を実現できる。また、スイッチとして、微小な機械的スイッチを用いた場合にも、ダイオードの場合と同様の効果を得ることができる。さらに、ダイオードを用いた場合には、出力電力が増加した場合に、ダイオード自体が発生するひずみによって、ひずみ特性が劣化するが、微小な機械的スイッチはひずみを発生しないため、より高出力、低ひずみな特性を実現することが可能である。
【００３１】
以上のように、整合回路を内蔵した高出力増幅器と位相調整回路の間に、インダクタとキャパシタの直列回路とスイッチが並列に接続された回路が直列に挿入され、かつスイッチにバイアスを供給するバイアス回路とが含まれるインピーダンス切替回路を挿入することにより、ΓＬの周波数特性は等ひずみ円と等効率円の両方に沿った特性となるためアイソレータ又はサーキュレータのインピーダンスΓＩＳＯの周波数特性による特性劣化をさけることができ、高効率な特性を得ることができる。同時に、高い出力電力の送信モードの時には、出力負荷インピーダンスΓＬがより低ひずみな方向へ移動するため、ひずみ特性を満足でき、より高い出力電力に対応できる。低い出力電力の送信モードの場合の効率について考えると、低い出力電力のモードの場合に合わせて高効率が得られる設計となっているため、より高効率な特性が実現できる。
【００３２】
実施の形態４．
図６はこの発明の別の実施の形態による高周波回路の構成を説明するための図であり、（ａ）は高周波回路の構成、（ｂ）は各部のインピーダンスの周波数特性を示す。図６において、上記実施の形態と同一もしくは相当部分は同一符号で示す。図６は図４と比較して、直列インダクタ切替型インピーダンス切替回路１０２の代わりに並列キャパシタ切替型インピーダンス切替回路１０３が、位相調整回路１０１とアイソレータ又はサーキュレータ７の間に挿入されている点が異なる。位相調整回路１０１はキャパシタ１０とインダクタ１１の集中定数回路素子で構成されている。使用する周波数でインピーダンスは特性インピーダンスとなり必要な位相が得る構成となっている。位相調整回路１０１は使用するインピーダンス系の特性インピーダンスの線路で構成されていても構わない。並列キャパシタ切替型インピーダンス切替回路１０３は、並列インダクタ２１、並列キャパシタ２２、ダイオードで構成されたスイッチ１３（スイッチは微小な機械的スイッチで構成されていてもよい）で並列に挿入されたインダクタとスイッチの並列回路を構成し、さらに抵抗１８、ＤＣカット用キャパシタ９、バイアス端子１７で、ダイオードで構成されたスイッチ１３のプラス側およびマイナス側のバイアス回路を形成している。マイナス側のバイアス回路については、図４と同様にインダクタで、接地回路を形成しても構わない。また抵抗１８はインダクタで構成しても構わない。
【００３３】
これによりまず、高周波信号を増幅することができ、またアイソレータ又はサーキュレータ７が高出力増幅器１００の出力側に設置されているため、出力側の負荷変動が起きても諸特性を維持することが可能であり、位相調整回路１０１が高出力増幅器１００とアイソレータ又はサーキュレータ７の間に挿入されていることにより、アイソレータ又はサーキュレータ７のインピーダンスΓＩＳＯの周波数特性が位相調整回路１０１により高出力増幅器１０１の出力負荷インピーダンスΓＬにおいては等ひずみ円と等効率円の両方に沿う周波数特性に変換され、それにより、アイソレータ又はサーキュレータ７のインピーダンスΓＩＳＯの周波数特性による特性劣化をさけることができ、高効率な特性を得ることができる。
【００３４】
図６の高周波回路の動作について説明すると、図６の（ｂ）において、ΓＩＳＯはアイソレータ又はサーキュレータ７のインピーダンス、ΓＬは高出力増幅器１００の出力負荷インピーダンスである。Γｍｉｄはインピーダンス切替回路１０３を通してアイソレータ又はサーキュレータ７を見たインピーダンスである。それぞれのインピーダンスをスミスチャート上に示している。実線が、低い側の出力電力の送信モードの場合でダイオードスイッチ１３がＯＮの場合、波線が高い側の出力電力の送信モードの場合でダイオードスイッチ１３がＯＦＦの場合である。
【００３５】
ダイオードスイッチ１３がＯＮの場合には、ダイオードスイッチは非常に低い抵抗と等価となり、並列キャパシタ２０が並列に付加される。この並列キャパシタ２０と並列インダクタ２１で並列共振回路を形成し、使用する周波数において並列共振となるように並列キャパシタ２０と並列インダクタ２１の値は設定する。並列共振となるように設定すれば、並列インダクタ２１と並列キャパシタ２０に影響されずに、ΓｍｉｄはほぼΓＩＳＯと同じとなる。そして、位相調整回路（線路）１０１により周波数特性が回転し、ΓＬは等ひずみ円と等効率円の両方に沿った周波数特性となる。一方、スイッチダイオード１３がＯＦＦした場合、並列キャパシタ２０はオープンとなり、並列インダクタ２１による並列インダクタンスがアイソレータ又はサーキュレータ７との間に挿入されることになる。ここでは、並列のインダクタンスが挿入されることにより、インピーダンスΓｍｉｄは実線から波線へと移動する。そして、位相調整線路１０１により回転され、スイッチＯＦＦ時のΓＬは波線の周波数特性となる。これにより、スイッチがＯＮの場合もＯＦＦの場合も、ΓＬの周波数特性は図２の等ひずみ円と等効率円の両方に沿った特性となるためアイソレータ又はサーキュレータ７のインピーダンスΓＩＳＯの周波数特性による特性劣化をさけることができ、高効率な特性を得ることができる。同時に、スイッチをＯＦＦした高い出力電力の送信モードの時には、出力負荷インピーダンスΓＬがより低ひずみな方向へ移動するため、ひずみ特性を満足でき、より高い出力電力に対応できる。低い出力電力の送信モードの場合の効率について考えると、従来や、図３の高周波回路の場合と比較して、低い出力電力のモードの場合に合わせて高効率が得られる設計となっているため、より高効率な特性が実現できる。なお、図６の並列キャパシタ切替型インピーダンス切替回路１０３は、高出力増幅器１００とアイソレータ又はサーキュレータ７の間のいずれの場所にいれても良いわけではなく、位相調整回路（線路）１０１とアイソレータ又はサーキュレータ７の間に入れることにより、周波数特性の劣化をさける効果と、高い出力電力のモード時のひずみの低減の効果を同時に実現することができる。
【００３６】
また、スイッチとしてダイオードを用いているため、電子的にインピーダンスを切替えることができ、すばやい切替時間を実現できる。また、スイッチとして、微小な機械的スイッチを用いた場合にも、ダイオードの場合と同様の効果を得ることができる。さらに、ダイオードを用いた場合には、出力電力が増加した場合に、ダイオード自体が発生するひずみによって、ひずみ特性が劣化するが、微小な機械的スイッチはひずみを発生しないため、より高出力、低ひずみな特性を実現することが可能である。
【００３７】
以上のように、位相調整回路とアイソレータ又はサーキュレータの間に、インダクタとスイッチの並列回路が並列に挿入され、かつ、スイッチにバイアスを供給するバイアス回路が含まれるインピーダンス切替回路を挿入することにより、ΓＬの周波数特性は等ひずみ円と等効率円の両方に沿った特性となるためアイソレータ又はサーキュレータのインピーダンスΓＩＳＯの周波数特性による特性劣化をさけることができ、高効率な特性を得ることができる。同時に、高い出力電力の送信モードの時には、出力負荷インピーダンスΓＬがより低ひずみな方向へ移動するため、ひずみ特性を満足でき、より高い出力電力に対応できる。低い出力電力の送信モードの場合の効率について考察すると、低い出力電力のモードの場合に合わせて高効率が得られる設計となっているため、より高効率な特性が実現できる。
【００３８】
【発明の効果】
以上のようにこの発明によれば、整合回路を内蔵した高出力増幅器とその出力側にあるアイソレータ又はサーキュレータによって構成されている高周波回路において、前記高出力増幅器と前記アイソレータ又はサーキュレータの間に、位相調整回路を設けた高周波回路としたので、低出力電力でも高出力電力でもより高効率な特性が得られるものを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】整合回路を内蔵した高出力増幅器をその出力側にあるアイソレータ又はサーキュレータとともに用いた高周波回路の一般的な構成を説明するための図であり、（ａ）は高周波回路の構成、（ｂ）はアイソレータ又はサーキュレータのインピーダンスの周波数特性を示す。
【図２】ある出力電力一定時の効率、ひずみ（ＡＣＰＲ）の出力側の負荷インピーダンス依存性のグラフを示す図である。
【図３】この発明の実施の形態１による高周波回路の構成を説明するための図であり、（ａ）は高周波回路の構成、（ｂ）は各部のインピーダンスの周波数特性を示す図である。
【図４】この発明の実施の形態２による高周波回路の構成を説明するための図であり、（ａ）は高周波回路の構成、（ｂ）は各部のインピーダンスの周波数特性を示す図である。
【図５】この発明の実施の形態３による高周波回路の構成を説明するための図であり、（ａ）は高周波回路の構成、（ｂ）は各部のインピーダンスの周波数特性を示す図である。
【図６】この発明の実施の形態４による高周波回路の構成を説明するための図であり、（ａ）は高周波回路の構成、（ｂ）は各部のインピーダンスの周波数特性を示す図である。
【符号の説明】
１，５  入力端子、２，６  出力端子、３  増幅素子、４  整合回路、７  アイソレータ又はサーキュレータ、８  線路、９，１０  キャパシタ、１１  インダクタ、１２  グランド、１３  ダイオード（スイッチ）、１４  直列インダクタ、１５  直列キャパシタ、１６  バイアス用インダクタ、１７  バイアス端子、１８  抵抗、２０  並列キャパシタ、２１  並列インダクタ、１００  高出力増幅器、１０１  位相調整回路、１０２  直列インダクタ切替型インピーダンス切替回路、１０３  並列キャパシタ切替型インピーダンス切替回路。
【図１】
2004260584.tif 000003
【図２】
2004260584.tif 000004
【図３】
2004260584.tif 000005
【図４】
2004260584.tif 000006
【図５】
2004260584.tif 000007
【図６】
2004260584.tif 000008