(57)【要約】【課題】  薄型で大きな出力電力を得ることができる電力増幅装置を得る。【解決手段】  電力増幅器３１及び３２に入力電力を分配する分配器５−１を、結合度が−３．０１ｄＢの方向性結合器ではなく、−８．３４ｄＢという結合度が低い方向性結合器１−１及び２−１を用いて構成する。同様に、電力増幅器３１及び３２からの電力を合成して出力する合成器６−１を、結合度−３．０１ｄＢの方向性結合器ではなく、結合度−８．３４ｄＢの方向性結合器３−１及び４−１を用いて構成する。【選択図】      図１                                                  
2005236449.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
２つの電力増幅器と、入力電力を前記電力増幅器に分配する電力分配器と、前記電力増幅器の出力を合成出力する電力合成器とを含む電力増幅装置であって、
結合度が１０×ｌｏｇ（１／２）ｄＢより小さい方向性結合器を用いて前記電力分配器及び前記電力合成器の少なくとも一方を構成したことを特徴とする電力増幅装置。
【請求項２】
前記電力合成器のみ結合度が１０×ｌｏｇ（１／２）ｄＢより小さい方向性結合器を用いて構成されることを特徴とする請求項１記載の電力増幅装置。
【請求項３】
前記電力分配器は、１つの端子が自装置の入力端子に接続される第１の方向性結合器と、互いにアイソレーション端子の関係にある端子が前記第１の方向性結合器の前記１つの端子に対する結合端子及び通過端子にそれぞれ接続され、互いにアイソレーション端子の関係にある別の端子がそれぞれ前記電力増幅器の入力に接続される第２の方向性結合器とを有し、
前記第１及び第２の方向性結合器各々の結合度は１０×ｌｏｇ（１／２）ｄＢより小であることを特徴とする請求項１記載の電力増幅装置。
【請求項４】
前記電力合成器は、互いにアイソレーション端子の関係にある端子がそれぞれ前記電力増幅器の出力に接続される第３の方向性結合器と、互いにアイソレーション端子の関係にある端子がそれぞれ前記第３の方向性結合器の互いにアイソレーション端子の関係にある別の端子に接続され、互いにアイソレーション端子の関係にある別の端子の一方が自装置の出力端子に接続される第４の方向性結合器とを有し、
前記第３及び第４の方向性結合器各々の結合度は１０×ｌｏｇ（１／２）ｄＢより小であることを特徴とする請求項１〜３いずれか記載の電力増幅装置。
【請求項５】
前記電力分配器は３／４波長の長さの伝送線路を持つ方向性結合器を用いて構成されることを特徴とする請求項１〜４いずれか記載の電力増幅装置。
【請求項６】
複数の電力増幅器と、縦続接続され電力を逐次分配して前記複数の電力増幅器に入力せしめる電力分配器と、縦続接続され前記複数の電力増幅器の出力を逐次合成する電力合成器とを含む電力増幅装置であって、
前記電力分配器及び電力合成器の少なくとも１つを結合度が１０×ｌｏｇ（１／Ｎ）ｄＢ（Ｎは当該電力分配器の後段又は当該電力合成器の前段にある電力増幅器の数）より小さい方向性結合器を用いて構成したことを特徴とする電力増幅装置。
【請求項７】
前記方向性結合器の結合度は、１０×ｌｏｇ［｛Ｎ−√（Ｎ2 −Ｎ）｝／（２×Ｎ）］ｄＢ又は１０×ｌｏｇ［｛Ｎ−√（Ｎ）｝／（２×Ｎ）］ｄＢであることを特徴とする請求項６記載の電力増幅装置。
【請求項８】
前記電力分配器は３／４波長の長さの伝送線路を持つ方向性結合器を用いて構成されることを特徴とする請求項６又は７記載の電力増幅装置。
【請求項９】
第１〜第３の電力増幅器と、
１つの端子が自装置の入力端子に接続される第１の方向性結合器と、互いにアイソレーション端子の関係にある端子が前記第１の方向性結合器の前記１つの端子に対する結合端子及び通過端子にそれぞれ接続され、互いにアイソレーション端子の関係にある別の端子の一方が前記第１の電力増幅器の入力に接続される第２の方向性結合器とを有する第１の電力分配器と、
１つの端子が前記第２の方向性結合器の前記別の端子の他方に接続され、この１つの端子に対する結合端子及び通過端子がそれぞれ前記第２及び第３の電力増幅器の入力に接続される第３の方向性結合器を有する第２の電力分配器と、
互いにアイソレーション端子の関係にある端子がそれぞれ前記第１及び第２の電力増幅器の出力に接続される第４の方向性結合器を有する第１の電力合成器と、
互いにアイソレーション端子の関係にある端子がそれぞれ前記第４の方向性結合器の互いにアイソレーション端子の関係にある別の端子の一方と前記第３の電力増幅器の出力とに接続される第５の方向性結合器と、互いにアイソレーション端子の関係にある端子がそれぞれ前記第５の方向性結合器の互いにアイソレーション端子の関係にある別の端子に接続され、互いにアイソレーション端子の関係にある別の端子の一方が自装置の出力端子に接続される第６の方向性結合器とを有する第２の電力合成器とを含み、
前記第１，２，５及び６の方向性結合器各々の結合度は１０×ｌｏｇ（１／３）ｄＢより小であることを特徴とする電力増幅装置。
【請求項１０】
前記第１，２，５及び６の方向性結合器各々の結合度は１０×ｌｏｇ［｛３−√（６）｝／６］ｄＢであり、前記第３及び第４の方向性結合器各々の結合度は１０×ｌｏｇ（１／２）ｄＢであることを特徴とする請求項９記載の電力増幅装置。
【請求項１１】
第１〜第３の電力増幅器と、
１つの端子が自装置の入力端子に接続される第１の方向性結合器と、互いにアイソレーション端子の関係にある端子が前記第１の方向性結合器の前記１つの端子に対する結合端子及び通過端子にそれぞれ接続され、互いにアイソレーション端子の関係にある別の端子の一方が前記第１の電力増幅器の入力に接続される第２の方向性結合器とを有する第１の電力分配器と、
１つの端子が前記第２の方向性結合器の前記別の端子の他方に接続され、この１つの端子に対する結合端子及び通過端子がそれぞれ前記第２及び第３の電力増幅器の入力に接続される第３の方向性結合器を有する第２の電力分配器と、
互いにアイソレーション端子の関係にある端子がそれぞれ前記第１及び第２の電力増幅器の出力に接続される第４の方向性結合器と、互いにアイソレーション端子の関係にある端子がそれぞれ前記第４の方向性結合器の互いにアイソレーション端子の関係にある別の端子に接続される第５の方向性結合器とを有する第１の電力合成器と、
互いにアイソレーション端子の関係にある端子がそれぞれ前記第５の方向性結合器の互いにアイソレーション端子の関係にある別の端子の一方と前記第３の電力増幅器の出力とに接続される第６の方向性結合器と、互いにアイソレーション端子の関係にある端子がそれぞれ前記第６の方向性結合器の互いにアイソレーション端子の関係にある別の端子に接続され、互いにアイソレーション端子の関係にある別の端子の一方が自装置の出力端子に接続される第７の方向性結合器とを有する第２の電力合成器とを含み、
前記第１の電力分配器、前記第１の電力合成器及び前記第２の電力合成器の方向性結合器各々の結合度は１０×ｌｏｇ（１／Ｎ）ｄＢ（Ｎは当該電力分配器の後段又は当該電力合成器の前段にある電力増幅器の数）より小であることを特徴とする電力増幅装置。
【請求項１２】
前記第１の電力分配器、前記第１の電力合成器及び前記第２の電力合成器の方向性結合器各々の結合度は１０×ｌｏｇ［｛Ｎ−√（Ｎ）｝／（２×Ｎ）］ｄＢであり、前記第３の方向性結合器の結合度は１０×ｌｏｇ（１／２）ｄＢであることを特徴とする請求項１１記載の電力増幅装置。
【請求項１３】
複数の電力増幅器と、縦続接続され電力を逐次分配して前記複数の電力増幅器に入力せしめる電力分配器と、縦続接続され前記複数の電力増幅器の出力を逐次合成する電力合成器とを含む電力増幅装置に用いられる電力分配器であって、
結合度が１０×ｌｏｇ（１／Ｎ）ｄＢ（Ｎは当該電力分配器の後段にある電力増幅器の数）より小さい方向性結合器を用いて構成されることを特徴とする電力分配器。
【請求項１４】
複数の電力増幅器と、縦続接続され電力を逐次分配して前記複数の電力増幅器に入力せしめる電力分配器と、縦続接続され前記複数の電力増幅器の出力を逐次合成する電力合成器とを含む電力増幅装置に用いられる電力合成器であって、
結合度が１０×ｌｏｇ（１／Ｎ）ｄＢ（Ｎは当該電力合成器の前段にある電力増幅器の数）より小さい方向性結合器を用いて構成されることを特徴とする電力合成器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は電力増幅装置、それに用いる電力分配器及び電力合成器に関し、特に複数の電力増幅器を並列動作させそれらの出力を合成して高出力を得る電力増幅装置、それに用いる電力分配器及び電力合成器に関する。
【背景技術】
【０００２】
方向性結合器を利用した電力増幅装置は図１８のような結合度−３．０１ｄＢの方向性結合器を用いて構成した２のｎ乗個（ｎは正の整数）の電力増幅器を並列動作させる技術が一般的に知られており、また特許文献１では１０×ｌｏｇ（１／Ｎ）の結合度（Ｎは２以上の正の整数）を持つ方向性結合器を用いて任意のＮ個の電力増幅器を並列動作させる技術が紹介されている。それらにおいて最も簡易な構成である２個の電力増幅器を並列動作させる電力増幅装置について図１８を参照して説明する。
【０００３】
分配器２０５は結合度−３．０１ｄＢの方向性結合器１で構成され、端子２１０に入力された電力を端子２１１と端子２１２に出力する。電力増幅器３１及び電力増幅器３２は分配器２０５で分配された電力を増幅する。合成器２０６は電力増幅器３１及び電力増幅器３２で増幅された電力を合成し、端子２１９に出力する。
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−２６７８６２号公報（第２−５頁、第１−５図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
このような方向性結合器を図１９に示すような薄型の電力増幅装置に実装する場合、図２０に示すように方向性結合器の伝送線路１２１及び１２２と装置の筐体の距離である幅１２９及び１３０が狭くなってしまう。幅１２９及び１３０が狭まり装置の筐体が伝送線路１２１及び１２２に近づくと、伝送線路１２１及び１２２の偶モードインピーダンスが低下してしまう。偶モードインピーダンスが低下すると、結合度が−３．０１ｄＢではなくなってしまうと共に前後の回路との整合も取れなくなってしまう。したがって、方向性結合器の結合度−３．０１ｄＢを維持したまま薄型化する場合、偶モードインピーダンスの低下を防ぐ必要がある。偶モードインピーダンスの低下を防ぐには伝送線路１２１の幅１２３や伝送線路１２２の幅１２４を狭める必要があるが、これらの幅１２３や幅１２４が狭まると伝送線路の導体損失が増えて温度が上昇すると共に、放熱面積が小さくなることでさらに温度の上昇を招き、大きな電力を合成出力することが困難になってしまう。
【０００６】
本発明の目的は、薄型で大きな出力電力を得ることができる電力増幅装置、それに用いる電力分配器及び電力合成器を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明による電力増幅装置は、２つの電力増幅器と、入力電力を前記電力増幅器に分配する電力分配器と、前記電力増幅器の出力を合成出力する電力合成器とを含む電力増幅装置であって、結合度が１０×ｌｏｇ（１／２）ｄＢより小さい方向性結合器を用いて前記電力分配器及び前記電力合成器の少なくとも一方を構成したことを特徴とする。
【０００８】
本発明による電力増幅装置は、複数の電力増幅器と、縦続接続され電力を逐次分配して前記複数の電力増幅器に入力せしめる電力分配器と、縦続接続され前記複数の電力増幅器の出力を逐次合成する電力合成器とを含む電力増幅装置であって、前記電力分配器及び電力合成器の少なくとも１つを結合度が１０×ｌｏｇ（１／Ｎ）ｄＢ（Ｎは当該電力分配器の後段又は当該電力合成器の前段にある電力増幅器の数）より小さい方向性結合器を用いて構成したことを特徴とする。
【０００９】
本発明による電力増幅装置は、第１〜第３の電力増幅器と、１つの端子が自装置の入力端子に接続される第１の方向性結合器と、互いにアイソレーション端子の関係にある端子が前記第１の方向性結合器の前記１つの端子に対する結合端子及び通過端子にそれぞれ接続され、互いにアイソレーション端子の関係にある別の端子の一方が前記第１の電力増幅器の入力に接続される第２の方向性結合器とを有する第１の電力分配器と、１つの端子が前記第２の方向性結合器の前記別の端子の他方に接続され、この１つの端子に対する結合端子及び通過端子がそれぞれ前記第２及び第３の電力増幅器の入力に接続される第３の方向性結合器を有する第２の電力分配器と、互いにアイソレーション端子の関係にある端子がそれぞれ前記第１及び第２の電力増幅器の出力に接続される第４の方向性結合器を有する第１の電力合成器と、互いにアイソレーション端子の関係にある端子がそれぞれ前記第４の方向性結合器の互いにアイソレーション端子の関係にある別の端子の一方と前記第３の電力増幅器の出力とに接続される第５の方向性結合器と、互いにアイソレーション端子の関係にある端子がそれぞれ前記第５の方向性結合器の互いにアイソレーション端子の関係にある別の端子に接続され、互いにアイソレーション端子の関係にある別の端子の一方が自装置の出力端子に接続される第６の方向性結合器とを有する第２の電力合成器とを含み、前記第１，２，５及び６の方向性結合器各々の結合度は１０×ｌｏｇ（１／３）ｄＢより小であることを特徴とする。
【００１０】
本発明による電力増幅装置は、第１〜第３の電力増幅器と、１つの端子が自装置の入力端子に接続される第１の方向性結合器と、互いにアイソレーション端子の関係にある端子が前記第１の方向性結合器の前記１つの端子に対する結合端子及び通過端子にそれぞれ接続され、互いにアイソレーション端子の関係にある別の端子の一方が前記第１の電力増幅器の入力に接続される第２の方向性結合器とを有する第１の電力分配器と、１つの端子が前記第２の方向性結合器の前記別の端子の他方に接続され、この１つの端子に対する結合端子及び通過端子がそれぞれ前記第２及び第３の電力増幅器の入力に接続される第３の方向性結合器を有する第２の電力分配器と、互いにアイソレーション端子の関係にある端子がそれぞれ前記第１及び第２の電力増幅器の出力に接続される第４の方向性結合器と、互いにアイソレーション端子の関係にある端子がそれぞれ前記第４の方向性結合器の互いにアイソレーション端子の関係にある別の端子に接続される第５の方向性結合器とを有する第１の電力合成器と、互いにアイソレーション端子の関係にある端子がそれぞれ前記第５の方向性結合器の互いにアイソレーション端子の関係にある別の端子の一方と前記第３の電力増幅器の出力とに接続される第６の方向性結合器と、互いにアイソレーション端子の関係にある端子がそれぞれ前記第６の方向性結合器の互いにアイソレーション端子の関係にある別の端子に接続され、互いにアイソレーション端子の関係にある別の端子の一方が自装置の出力端子に接続される第７の方向性結合器とを有する第２の電力合成器とを含み、前記第１の電力分配器、前記第１の電力合成器及び前記第２の電力合成器の方向性結合器各々の結合度は１０×ｌｏｇ（１／Ｎ）ｄＢ（Ｎは当該電力分配器の後段又は当該電力合成器の前段にある電力増幅器の数）より小であることを特徴とする。
【００１１】
本発明による電力分配器は、複数の電力増幅器と、縦続接続され電力を逐次分配して前記複数の電力増幅器に入力せしめる電力分配器と、縦続接続され前記複数の電力増幅器の出力を逐次合成する電力合成器とを含む電力増幅装置に用いられる電力分配器であって、結合度が１０×ｌｏｇ（１／Ｎ）ｄＢ（Ｎは当該電力分配器の後段にある電力増幅器の数）より小さい方向性結合器を用いて構成されることを特徴とする。
【００１２】
本発明による電力合成器は、複数の電力増幅器と、縦続接続され電力を逐次分配して前記複数の電力増幅器に入力せしめる電力分配器と、縦続接続され前記複数の電力増幅器の出力を逐次合成する電力合成器とを含む電力増幅装置に用いられる電力合成器であって、結合度が１０×ｌｏｇ（１／Ｎ）ｄＢ（Ｎは当該電力合成器の前段にある電力増幅器の数）より小さい方向性結合器を用いて構成されることを特徴とする。
【００１３】
このように、本発明では、複数の電力増幅器を並列動作させそれらの出力を合成して出力する電力増幅装置において、電力増幅器に入力電力を分配するために用いられる電力分配器及び電力増幅器からの電力を合成するために用いられる電力合成器の少なくとも一つを、結合度が１０×ｌｏｇ（１／Ｎ）ｄＢ（Ｎは当該電力分配器の後段又は当該電力合成器の前段にある電力増幅器の数）より小さい方向性結合器を用いて構成している。
【発明の効果】
【００１４】
本発明による効果は、薄型の電力増幅装置で大きな出力電力を得ることができることである。その理由は、複数の電力増幅器を並列動作させそれらの出力を合成して出力する電力増幅装置において、電力増幅器に入力電力を分配するために用いられる電力分配器及び電力増幅器からの電力を合成するために用いられる電力合成器の少なくとも一つを、結合度が１０×ｌｏｇ（１／Ｎ）ｄＢ（Ｎは当該電力分配器の後段又は当該電力合成器の前段にある電力増幅器の数）より小さい方向性結合器を用いて構成したためである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の実施例について図面を参照して説明する。
【００１６】
図１は放送分野、移動体分野等の送信装置に使用される、電力増幅器を２個並列動作させて高出力を得る本発明の第１の実施例による電力増幅装置を示す図である。図１において、方向性結合器１−１及び２−１は連続して接続され、２つ一組で分配器５−１として機能している。分配器５−１は端子１０に入力された電力を２等分配し端子１３−１及び１４−１に出力する。電力増幅器３１及び３２は分配器５−１で２等分配された電力を増幅する。方向性結合器３−１及び４−１は連続して接続され、２つ一組で合成器６−１として機能している。合成器６−１は電力増幅器３１及び３２で増幅された電力を合成し端子１９に出力する。
【００１７】
次に、分配器５−１の構成を図１を参照して述べる。分配器５−１は結合度−８．３４ｄＢの方向性結合器１−１及び２−１で構成され、分配器５−１の入力端子である方向性結合器１−１の端子１０に対して端子１１−１は結合端子であり、端子１０に対して端子１２−１は通過端子であり、端子１０に対して端子２０−１はアイソレーション端子である。端子２０−１には終端抵抗５０−１が接続されている。方向性結合器２−１の端子１１−１と端子１２−１は、互いにアイソレーション端子の関係にあり、端子１１−１に対する結合端子が端子１３−１であり、端子１１−１に対する通過端子が端子１４−１であり、端子１２−１に対する結合端子が端子１４−１であり、端子１２−１に対する通過端子が端子１３−１である。方向性結合器２−１の端子１３−１と端子１４−１は、分配器５−１の出力端子として機能する。このように、本発明の第１の実施例による分配器では、分配器の入力端子を有する第１の方向性結合器の結合端子と通過端子を、分配器の出力端子を有する第２の方向性結合器の端子のうち互いにアイソレーション端子の関係にある２つの端子に接続することで、第２の方向性結合器の出力端子に入力電力を２等分配して出力し、かつこれらの方向性結合器の結合度が１０×ｌｏｇ（１／２）= −３．０１ｄＢより小さく設定されている。
【００１８】
次に、合成器６−１の構成を図１を参照して述べる。合成器６−１は結合度−８．３４ｄＢの方向性結合器３−１及び４−１で構成され、合成器６−１の第１の入力端子である方向性結合器３−１の端子１５−１に対して、端子１７１は結合端子であり、端子１８−１は通過端子であり、端子１６−１はアイソレーション端子である。また、合成器６−１
の第２の入力端子である方向性結合器３−１の端子１６−１に対して、端子１８−１は結合端子であり、端子１７１は通過端子であり、端子１５−１はアイソレーション端子である。方向性結合器４−１の端子１７１と端子１８−１は互いにアイソレーション端子の関係にあり、端子１７１に対する結合端子が端子２１−１であり、端子１７１に対する通過端子が端子１９であり、端子１８−１に対する結合端子が端子１９であり、端子１８−１に対する通過端子が端子２１−１である。方向性結合器４−１の端子１９は合成器６−１の出力端子として機能する。また、方向性結合器４−１の端子２１−１には終端抵抗５１−１が接続される。終端抵抗５１−１は合成器６−１の入力端子に不均等な電力が入力されたり、位相差が90度からずれた場合に合成されない電力を吸収する。このように、本発明の第１の実施例による合成器では、合成器の２つの入力端子を有する第１の方向性結合器の残る２つの端子を、合成器の出力端子を有する第２の方向性結合器の端子のうち、互いにアイソレーション端子の関係にある２つの端子（但し合成器の出力端子を除く）に接続することで、第１の方向性結合器の端子１５−１及び１６−１に入力された電力を合成し、かつこれらの方向性結合器の結合度が１０×ｌｏｇ（１／２）＝−３．０１ｄＢより小さく設定されている。
【００１９】
次に、本発明の第１の実施例による電力増幅装置に使用する方向性結合器の構成を図６を参照して述べる。図６は方向性結合器の断面図であり、伝送線路１０１と伝送線路１０２が結合している。伝送線路幅１０３及び１０４や伝送線路の重なり幅１００やアースとの距離である幅１０５〜１１０は、方向性結合器の結合度Ｃと特性インピーダンスＺ０から求められる所望の偶モードインピーダンスと奇モードインピーダンスを満足するように決定される。方向性結合器の偶モードインピーダンスＺ０ｅと奇モードインピーダンスＺ０ｏはそれぞれ、以下の式により表される。
【数１】
2005236449.tif 000003
【００２０】
特性インピーダンスを５０Ωとすると、結合度−８．３４ｄＢの方向性結合器の偶モードインピーダンスは７４．８Ωで奇モードインピーダンスは３３. ４Ωとなり、結合度−３．０１ｄＢの方向性結合器の偶モードインピーダンスは１２１Ωで奇モードインピーダンスは２０．７Ωとなる。このように、方向性結合器では疎結合になるほど偶モードインピーダンスが下がり、奇モードインピーダンスが上がる。偶モードは伝送線路とアースの間に発生する電界が支配的なので、偶モードインピーダンスを低くするためには、図６の伝送線路とアースを近づけるように幅１０５〜１１０を狭くしたり、伝送線路１０１の幅１０３及び伝送線路１０２の幅１０４を広くする。奇モードは伝送線路１０１と伝送線路１０２の間に発生する電界が支配的なので、奇モードインピーダンスを高くするには、図６の伝送線路１０１及び伝送線路１０２の重なり幅１００を小さくする。薄型の電力増幅装置において伝送線路とアースとの距離である幅１０９や幅１１０が予め決まっている場合、結合度が低い方向性結合器は結合度が高い方向性結合器に比べて伝送線路幅を広くすることができ、伝送線路の重なりを小さくすることができる。伝送線路幅を広げなければ、結合度が低い方向性結合器は結合度が高い方向性結合器に比べて伝送線路とアースとの距離１０９や幅１１０を小さくすることができる。
【００２１】
本発明の第１の実施例による電力増幅装置に使用する方向性結合器の結合度は−８．３４ｄＢであるので、これを薄型の電力増幅装置に実装する場合に、−３．０１ｄＢの結合度は必要なく偶モードインピーダンスも１２１Ωも必要ではない。したがって、本発明の第１の実施例では、方向性結合器を薄型の電力増幅装置に実装する場合でも結合度−３．０１ｄＢの方向性結合器に比べて伝送線路幅を広くすることができる。
【００２２】
また、本発明の第１の実施例による電力増幅装置に使用する方向性結合器は、マイクロストリップ線路やスリップ線路や同軸線路のような分布定数回路の理論で設計され、かつ結合端子と通過端子の位相差が９０度となる方向性結合器を使用する。これは１／４波長の伝送線路長を有する方向性結合器の他に３／４波長の伝送線路長を有する広帯域な方向性結合器も使用できる。
【００２３】
次に、図１の電力増幅装置の動作を図２〜５を用いて説明する。図２〜５は図１の電力増幅装置の動作を説明するための図である。図２において、電力増幅装置の入力端子である分配器５−１の方向性結合器１−１の端子１０に大きさがＰｉｎ  ｄＢｍで位相が０度の電力を入力すると、分配器５−１の第１の出力端子である端子１３−１に至るまで、ルート７１とルート７２の２通りのルートを通過する。ルート７１を通過する電力は、方向性結合器１−１の通過端子と方向性結合器２−１の通過端子を通るため、それぞれの方向性結合器で０．６８８ｄＢずつ減衰し、端子１３−１に出力されるときには（Ｐｉｎ−１．３７６）  ｄＢｍの電力となり、その位相は−（１８０＋Ｋ１）度となる。但し、Ｋ１は方向性結合器１−１及び方向性結合器２−１を結ぶ伝送線路により発生する位相差である。ルート７２を通過する電力は、方向性結合器１−１の結合端子と方向性結合器２−１の結合端子を通るため、それぞれの方向性結合器で−８．３４ｄＢずつ減衰し、端子１３−１に出力されたときには（Ｐｉｎ−１６．６８）  ｄＢｍの電力となり、その位相は−（０＋Ｋ１）度となる。端子１３−１に出力される電力はこれらのルート７１とルート７２を通過する電力の和となる。すなわち、（Ｐｉｎ−３．０１）  ｄＢｍとなり、位相は−  （１８０＋Ｋ１）度となる。
【００２４】
また、図３において、電力増幅装置の入力端子である分配器５−１の方向性結合器−１の端子１０から入力された電力は、分配器５−１の第２の出力端子である端子１４−１に至るまで、ルート７３とルート７４の２通りのルートを通過する。ルート７３を通過する電力は、方向性結合器１−１の通過端子と方向性結合器２−１の結合端子を通るため、端子１４−１に出力されるときには（Ｐｉｎ−９．０３）  ｄＢｍの電力となり、その位相は−（９０＋Ｋ１）度となる。ルート７４を通過する電力は、方向性結合器１−１の結合端子と方向性結合器２−１の通過端子を通るため、端子１４−１に出力されるときには  （Ｐｉｎ−９．０３）  ｄＢｍの電力となり、その位相は−（９０＋Ｋ１）度となる。端子１４−１に出力される電力はこれらのルート７３とルート７４を通過する電力の和となる。すなわち、（Ｐｉｎ−３．０１）  ｄＢｍとなり、位相は−（９０＋Ｋ１）度となる。
【００２５】
また、端子２０−１は端子１０に対してアイソレーション端子の関係にあるため、分配器５−１の入力電力は端子２０−１には出力されない。
【００２６】
以上のように、結合度−８．３４ｄＢの方向性結合器１−１と結合度−８．３４ｄＢの方向性結合器２−１を接続することで、入力電力を２等分配し出力端子の位相差が９０度となる分配器として機能することがわかる。
【００２７】
分配器５−１によって２等分配され端子１３−１及び端子１４−１から出力された電力はそれぞれ電力増幅器３１及び電力増幅器３２によって増幅される。電力増幅器３１及び電力増幅器３２の利得をＡ  ｄＢとすると、端子１５−１及び端子１６−１に出力される電力はそれぞれ（Ｐｉｎ−３．０１＋Ａ）  ｄＢｍとなる。
【００２８】
図４において、電力増幅器３１から端子１５−１に出力された電力はルート７５とルート７６の２通りのルートを通過して端子１９に至る。ルート７５を通り端子１９に至る電力は、方向性結合器３−１の通過端子と方向性結合器４−１の結合端子を通るため、端子１９に出力されるときには（Ｐｉｎ−３．０１＋Ａ−９．０３）  ｄＢｍの電力となり、その位相は−（２７０＋Ｋ１＋Ｋ２）度となる。Ｋ２は方向性結合器３−１と方向性結合器４−１を接続する伝送線路により発生する位相差である。端子１５−１からルート７６を通過する電力は、方向性結合器３−１の結合端子と方向性結合器４−１の通過端子を通るため、端子１９に出力されるときには（Ｐｉｎ−３．０１＋Ａ−９．０３）  ｄＢｍの電力となり、その位相は−（２７０＋Ｋ１＋Ｋ２）度となる。
【００２９】
図５において、端子１６−１から入力された電力はルート７７とルート７８の２通りのルートを通過して端子１９に至る。ルート７７を通り端子１９に至る電力は、方向性結合器３−１の結合端子と方向性結合器４−１の結合端子を通るため、端子１９に出力されるときには（Ｐｉｎ−３．０１＋Ａ−１６．６８）  ｄＢｍの電力となり、その位相は−  （９０＋Ｋ１＋Ｋ２）度となる。端子１６−１からルート７８を通過する電力は、方向性結合器３−１の通過端子と方向性結合器４−１の通過端子を通るため、端子１９に出力されるときには（Ｐｉｎ−３．０１＋Ａ−１．３７６）  ｄＢｍの電力となり、その位相は−（２７０＋Ｋ１＋Ｋ２）度となる。
【００３０】
端子１９に出力される電力Ｐｏｕｔはこれらのルート７５とルート７６とルート７７とルート７８を通過する電力の和となるので、以下の式により表される。
【数２】
2005236449.tif 000004
端子１５−１及び端子１６−１に入力された電力の和が全て端子１９に出力され、その位相は−（２７０＋Ｋ１＋Ｋ２）度となる。また、端子１５−１及び端子１６−１に入力された全電力が端子１９に出力されるため抵抗５１−１には電力は出力されない。このように、結合度−８．３４ｄＢの方向性結合器３−１と結合度−８．３４ｄＢの方向性結合器４−１を接続することで、位相差９０度の大きさが等しい電力を合成して出力する合成器として機能することがわかる。
【００３１】
以上のように、分配器５−１により分配された電力を電力増幅器３１及び３２で増幅して合成器６−１で合成することで、２つの電力増幅器が並列動作する電力増幅装置を構成することができる。また、電力増幅器３１及び３２の最大出力電力をＰｍａｘ  ｄＢｍとすると、Ｐｏｕｔ＝（Ｐｍａｘ+ ３．０１)   ｄＢｍとなり、本実施例による電力増幅装置は電力増幅器単体の２倍の高出力電力を得ることができる。
【００３２】
次に、薄型の電力増幅装置において結合度が低い方向性結合器が結合度が高い方向性結合器よりも大きな電力を出力できる原理を図６を参照して説明する。大きな電力を出力する電力増幅装置では、伝送線路１０１及び１０２が導体損失により発熱し伝送線路の温度が上昇する。伝送線路とアースとの距離である幅１０９や幅１１０が同じであれば、偶モードインピーダンスが低い結合度−８．３４ｄＢの方向性結合器は結合度−３．０１ｄＢの方向性結合器に比べて伝送線路１０１の幅１０３及び伝送線路１０２の幅１０４を広くできるので放熱量が大きく導体損失も低くなり温度上昇を抑えることができる。また、伝送線路１０１及び１０２の重なり幅１００が小さくなるので、伝送線路１０１及び１０２がお互いに煽ることで生じる温度上昇を抑えることができる。以上のように、結合度−８．３４ｄＢの方向性結合器は結合度−３．０１ｄＢの方向性結合器より温度を低くすることができ、高出力電力に耐えうる薄型の電力増幅装置を構成することができる。
【００３３】
以上説明したように、本実施例では、分配器及び合成器に−８．３４ｄＢという結合度が低い方向性結合器を使用しているので、伝送線路とアースとの距離を十分に確保できない薄型の電力増幅装置においても伝送線路幅を広げることができ、電力増幅装置の出力電力をより高出力とすることができる。
【００３４】
また、分配器及び合成器に−８．３４ｄＢという結合度が低い方向性結合器を使用しているので、同じ出力電力なら伝送線路の幅は同じで伝送線路とアースとの距離を小さくすることでができ電力増幅装置をより薄型化することができる。
【００３５】
次に、本発明の第２の実施例について説明する。本発明の第２の実施例として、その基本構成は上記の通りであるが、装置の小型化についてさらに工夫している。図７は本発明の第２の実施例による電力増幅装置の構成を示す図である。図７において、分配器５−２は端子１０に入力された電力を２等分配し、電力増幅器３１及び電力増幅器３２は分配器５−２から入力された電力を増幅し、合成器６−１は電力増幅器３１及び電力増幅器３２で増幅された電力を合成して端子１９に出力している。
【００３６】
図７において、分配器５−２は結合度−３．０１ｄＢの方向性結合器１−２で構成されており、端子１０に入力された電力は、方向性結合器１−２の通過端子を通り−３．０１ｄＢ減衰して端子１３−２に出力され、方向性結合器１−２の結合端子を通り−３．０１ｄＢ減衰して端子１４−２に出力される。端子１３−２に出力される電力の位相は端子１４−２に出力される電力に対し−９０度になっている。電力増幅器３１及び電力増幅器３２は分配器５−２で２等分配された電力を増幅する。合成器６−１は図１の構成と同じであり、図１の合成器６−１と同じ原理で動作し、電力増幅器３１及び電力増幅器３２で増幅された電力を合成し、端子１９に出力する。
【００３７】
このように、本発明の第２の実施例では、分配器にのみ一般的に用いられる結合度−３．０１ｄＢの方向性結合器を用いることで、合成器に比べて通過する電力が小さい分配器については小型で低コストのものを使用することができ、電力増幅装置を小型かつ低コストな構成とすることができる。
【００３８】
次に、本発明の第３の実施例について説明する。本発明の第３の実施例として、その基本的構成は上記の通りであるが、動作帯域についてさらに工夫している。図８は本発明の第３の実施例による電力増幅装置の構成を示す図である。図８において、分配器５−３は端子１０に入力された電力を広帯域に２等分配し、電力増幅器３１及び電力増幅器３２は分配器５−３により２等分配された電力を増幅する。合成器６−１は電力増幅器３１及び電力増幅器３２で増幅された電力を合成して端子１９に出力する。
【００３９】
図８において、分配器５−３を構成する方向性結合器１−３と方向性結合器２−３は３／４波長の線路長の伝送線路を持つ広帯域な方向性結合器であり、−８．３４ｄＢの結合度を広帯域に供する機能がある。図８の動作原理は図１の実施例と同一の動作原理であるが、分配器５−３の端子１３−３及び端子１４−３に出力される電力は、図１の実施例よりも広帯域に等分配されて出力される。
【００４０】
このように、本発明の第３の実施例では、結合度−８．３４ｄＢの広帯域方向性結合器を通過電力が小さい分配器側にのみ使用しているので、電力増幅装置の入力側の通過電力に適した小型の広帯域方向性結合器を使用することができ、電力増幅装置の小型化と耐電力向上の効果を損なわずに電力増幅装置を広帯域化する効果を得られる。
なお、上記実施例では、合成器６−１を構成する方向性結合器３−１及び４−１も結合度−８．３４ｄＢの広帯域方向性結合器に置き換えることで、電力増幅装置をさらに広帯域に動作させることができる。
【００４１】
次に、本発明の第４の実施例について説明する。本発明の第４の実施例として、その基本的構成は上記の通りであるが、動作帯域についてさらに工夫している。図９は本発明の第４の実施例による電力増幅装置の構成を示す図である。図９において、分配器５−４は端子１０に入力された電力を広帯域に２等分配し、電力増幅器３１及び電力増幅器３２は分配器５−４により２等分配された電力を増幅する。合成器６−１は電力増幅器３１及び電力増幅器３２で増幅された電力を合成して端子１９に出力する。
【００４２】
図９において、分配器５−４を構成する方向性結合器１−４は３／４波長の線路長の伝送線路を持つ広帯域な方向性結合器であり、−３．０１ｄＢの結合度を広帯域に供する機能がある。図９の動作原理は図７の実施例と同一の動作原理であるが、分配器５−４の端子１３−４及び１４−４に出力される電力は、図７の実施例よりも広帯域に等分配されて出力される。
【００４３】
このように、本発明の第４の実施例では、結合度−３．０１ｄＢの広帯域方向性結合器を通過電力が小さい分配器側にのみ使用しているので、電力増幅装置の入力側の通過電力に適した小型の広帯域方向性結合器を使用することができ、電力増幅装置の小型化と耐電力向上の効果を損なわずに電力増幅装置を広帯域化する効果を得られる。
【００４４】
なお、上記実施例では、合成器６−１を構成する方向性結合器３−１及び４−１も結合度−８．３４ｄＢの広帯域方向性結合器に置き換えることで、電力増幅装置をさらに広帯域に動作させることができる。
【００４５】
次に、本発明の第５の実施例について説明する。本発明の第５の実施例として、その基本構成は上記の通りであるが、複数の電力増幅器を並列動作させて高出力を得る電力増幅装置の構成についてさらに工夫している。図１０は本発明の第５の実施例による電力増幅装置に使用する分配器の構成を示す図であり、図１３は本発明の第５の実施例による電力増幅装置に使用する合成器の構成を示す図である。また、図１６は電力増幅器の数を３とし図１０及び１３の分配器及び合成器を用いて構成される電力増幅装置の構成を示す図である。
【００４６】
図１０において、分配器５は端子１０に入力された電力を（Ｎ−１）／Ｎ：１／Ｎの比率で端子１３と端子１４に分配して出力する。図１３において、合成器６は端子１５と端子１６に入力された電力を１／Ｎ：（Ｎ−１）／Ｎの比で合成する。なお、Ｎは２以上の正の整数であり、分配器５であればその分配器５の後段にある電力増幅器の数であり、合成器６であればその合成器６の前段にある電力増幅器の数である。図１６において、分配器５ａ及び５ｂは端子１０に入力された電力を３等分配し、電力増幅器３１〜３３は分配器５ａ及び５ｂによって３等分配された電力を増幅し、合成器６ａ及び６ｂは電力増幅器３１〜３３で増幅された電力を合成して端子１９に出力する。
【００４７】
次に、図１０の分配器５の構成を述べる。分配器５は結合度Ｃ  ｄＢの方向性結合器１及び方向性結合器２で構成される。図１０において、分配器５の入力端子である方向性結合器１の端子１０に対して、端子１１は結合端子であり、端子１２は通過端子であり、端子２０はアイソレーション端子である。端子２０には終端抵抗５０が接続されている。方向性結合器２の端子１１と端子１２は、互いにアイソレーション端子の関係にあり、端子１１に対する結合端子が端子１３であり、端子１１に対する通過端子が端子１４であり、端子１２に対する結合端子が端子１４であり、端子１２に対する通過端子が端子１３である。方向性結合器２の端子１３と端子１４は、分配器５の出力端子として機能する。このように、分配器の入力端子を有する第１の方向性結合器の結合端子と通過端子を、分配器の出力端子を有する第２の方向性結合器の端子のうち互いにアイソレーション端子の関係にある２つの端子に接続することで、第２の方向性結合器の出力に（Ｎ−１）／Ｎ：１／Ｎの比で電力を分配し、かつこれらの方向性結合器の結合度Ｃは１０×ｌｏｇ（１／Ｎ）より小さく設定されている。
【００４８】
次に、図１０の分配器５の動作を図１１及び１２を参照して説明する。図１１及び１２は図１０の分配器５の動作を説明するための図である。図１１において、分配器５の入力端子である方向性結合器１の端子１０から入力された電力は、分配器５の第１の出力端子である端子１３に至るまで、ルート７１とルート７２の２通りのルートを通過する。ルート７１を通過する電力は、方向性結合器１の通過端子と方向性結合器２の通過端子を通るため、それぞれの方向性結合器でＣｔ  ｄＢずつ減衰し、端子１３に出力されるときには入力電力に対し２×Ｃｔ  ｄＢ減衰した電力となり、その位相は端子１０に入力される電力に対し−（１８０＋Ｋ１）度となる。但し、Ｋ１は方向性結合器１及び２を結ぶ伝送線路により発生する位相差である。Ｃｔは結合度Ｃ  ｄＢの方向性結合器の通過端子の減衰量であり、以下の式で与えられる。
【数３】
2005236449.tif 000005
【００４９】
ルート７２を通過する電力は、方向性結合器１の結合端子と方向性結合器２の結合端子を通るため、それぞれの方向性結合器でＣ  ｄＢずつ減衰し、端子１３に出力されるときには入力電力に対し２×Ｃ  ｄＢ減衰した電力となり、その位相は端子１０に入力される電力に対し−（０＋Ｋ１）度となる。端子１３に出力される電力はこれらのルート７１とルート７２を通過する電力の和となる。すなわち、端子１０に入力される電力に対して
【数４】
2005236449.tif 000006
の電力（入力電力に対して（Ｎ−１）／Ｎ（入力電力に対する比率）の電力）となり、方向性結合器１及び２は疎結合の方向性結合器であるためＣｔ＞Ｃとなり、位相は−（１８０＋Ｋ１）度となる。
【００５０】
また、図１２において、分配器５の入力端子である方向性結合器１の端子１０から入力された電力は、分配器５の第２の出力端子である端子１４に至るまで、ルート７３とルート７４の２通りのルートを通過する。ルート７３を通過する電力は、方向性結合器１の通過端子と方向性結合器２の結合端子を通るため、端子１４に出力されるときには入力電力に対しＣｔ＋Ｃ  ｄＢ減衰した電力となり、その位相は端子１０に入力される電力に対して−（９０＋Ｋ１）度となる。ルート７４を通過する電力は、方向性結合器１の結合端子と方向性結合器２の通過端子を通るため、端子１４に出力されるときには入力電力に対しＣ＋Ｃｔ  ｄＢ減衰した電力となり、その位相は端子１０に入力される電力に対し−（９０＋Ｋ１）度となる。端子１４に出力される電力はこれらのルート7 ３とルート7 ４を通過する電力の和となる。すなわち、入力電力に対し
【数５】
2005236449.tif 000007
の電力（入力電力に対して１／Ｎ（入力電力に対する比率）の電力）となり、位相は−  （９０＋Ｋ１）度となる。
【００５１】
以上のことから、入力電力を（Ｎ−１）／Ｎ：１／Ｎの比で出力端子１３及び１４に分配し出力端子１３及び１４の位相差が９０度となる分配器５に使用する方向性結合器１及び２の結合度Ｃは、以下の式で求めることができる。
【数６】
2005236449.tif 000008
この結合度Ｃは１０×ｌｏｇ（１／Ｎ）より小さく、より疎結合の方向性結合器となる。
また、端子２０は端子１０に対してアイソレーション端子の関係にあるため、分配器５の入力電力は端子２０には出力されない。
【００５２】
以上のように、結合度Ｃ  ｄＢの方向性結合器１と結合度Ｃ  ｄＢの方向性結合器２を接続することで、入力電力を（Ｎ−１）／Ｎ：１／Ｎの比で出力端子１３及び１４に分配し出力端子１３及び１４の位相差が９０度となる分配器５を得ることができる。なお、方向性結合器１及び２として３／４波長の線路長の伝送線路を持つ広帯域な方向性結合器を用いてもよいことは勿論である。
【００５３】
次に、図１３の合成器６の構成を説明する。図１３において合成器６は結合度Ｃ  ｄＢの方向性結合器３及び４で構成される。合成器６の第１の入力端子である方向性結合器３の端子１５に対して、端子１７は結合端子であり、端子１８は通過端子であり、端子１６はアイソレーション端子である。また、合成器６の第２の入力端子である方向性結合器３の端子１６に対して、端子１８は結合端子であり、端子１７は通過端子であり、端子１５はアイソレーション端子である。方向性結合器４の端子１７と端子１８は互いにアイソレーション端子の関係にあり、端子１７に対する結合端子が端子２１であり、端子１７に対する通過端子が端子１９であり、端子１８に対する結合端子が端子１９であり、端子１８に対する通過端子が端子２１である。方向性結合器４の端子１９は合成器６の出力端子として機能する。また、終端抵抗５１には、合成器６の端子１５と端子１６に１／Ｎ：（Ｎ−１）／Ｎ以外の比で電力が入力されたり位相差が９０度からずれる場合に合成されない電力が吸収される。このように、合成器の２つの入力端子を有する第１の方向性結合器の残る２つの端子を、合成器の出力端子を有する第２の方向性結合器の端子のうち、互いにアイソレーション端子の関係にある２つの端子（但し出力端子は除く）に接続し、かつこれらの方向性結合器の結合度Ｃは１０×ｌｏｇ（１／Ｎ）より小さく設定されている。
【００５４】
次に、合成器６の動作を図１４及び１５を参照して説明する。図１４及び１５は図１３の合成器６の動作を説明するための図である。図１４において、端子１５から入力された電力はルート７５とルート７６の２通りのルートを通過する。ルート７５を通り端子１９に至る電力は、方向性結合器３の通過端子と方向性結合器４の結合端子を通るため、端子１９に出力されるときには端子１５の入力電力に対しＣｔ＋Ｃ  ｄＢ減衰した電力となり、その位相は端子１５に入力された電力に対し−（９０＋Ｋ２）度となる。Ｋ２は合成器３と合成器４を接続する伝送線路により発生する位相差である。端子１５からルート７６を通過する電力は、方向性結合器３の結合端子と方向性結合器４の通過端子を通るため、端子１９に出力されるときには端子１５の入力電力に対しＣ＋Ｃｔ  ｄＢ減衰した電力となり、その位相は端子１５に入力された電力に対し−（９０＋Ｋ２）度となる。これらのルート７５とルート７６を通過した電力の和は端子１５に入力された電力に対し１／Ｎとなる。
【００５５】
図１５において、端子１６から入力された電力はルート７７とルート７８の２通りのルートを通過する。ルート７７を通り端子１９に至る電力は、方向性結合器３の結合端子と方向性結合器４の結合端子を通るため、端子１９に出力されるときには端子１６の入力電力に対し２×Ｃ  ｄＢ減衰した電力となり、その位相は端子１６に入力された電力に対し−（０＋Ｋ２）度となる。端子１６からルート７７を通過する電力は、方向性結合器３の通過端子と方向性結合器４の通過端子を通るため、端子１９に出力されるときには端子１６の入力電力に対し２×Ｃｔ  ｄＢ減衰した電力となり、その位相は端子１６に入力された電力に対し−（１８０＋Ｋ２）度となる。これらのルート７７とルート７８を通過した電力の和は端子１６に入力された電力に対し（Ｎ−１）／Ｎとなる。
【００５６】
端子１９に出力される電力はこれらのルート７５とルート７６とルート７７とルート７８を通過する電力の和となる。ここで、方向性結合器３の端子１５と端子１６に入力される電力の大きさが１／Ｎ：（Ｎ−１）／Ｎの比で、端子１５に入力される電力の位相が端子１６に入力される電力の位相に対して−９０度となっている電力が入力されると、端子１９には方向性結合器の端子１５と端子１６に入力された電力の和が出力されることになる。
【００５７】
方向性結合器４の端子２１では、方向性結合器３の端子１５に入力された電力と端子１６に入力された電力が打ち消し合い、端子２１及び抵抗５１には電力は出力されない。
【００５８】
以上のように、結合度Ｃ  ｄＢの方向性結合器３と結合度Ｃ  ｄＢの方向性結合器４を接続することで、２つの端子に入力された位相差９０度の電力を合成して出力する合成器として機能することがわかる。
【００５９】
次に、これらの分配器５と合成器６を利用して３つの電力増幅器を並列動作させて高出力を得る電力増幅装置の動作を図１６を用いて説明する。分配器５ａは図１０の分配器５においてＮ＝３とした場合の分配器であり、結合度−１０．３７ｄＢの方向性結合器１ａ及び２ａを２つ接続して構成されており、端子１０に入力された電力を１：２（１／３：２／３）の比で端子１３ａ及び端子１４ａに分配して出力する。分配器５ｂは一般的に用いられる結合度−３．０１ｄＢの方向性結合器１ｂで構成されており、端子１４ａの電力を２等分配して端子１３ｂと端子１４ｂに出力する。よって、端子１３ａ，１３ｂ及び１４ｂは均等な電力となり、端子１０に入力された電力は３等分配されたことになる。
【００６０】
なお、分配器５ａ及び５ｂは縦続接続された構成になっている。ここでの縦続接続は、１つの分配器に別の１つの分配器が接続され、この別の１つの分配器にさらに別の１つの分配器が接続されて次々と接続される状態であり、分配器が１つずつ直列に接続されている状態である。なお、分配器の数は２つに限られるものではなく、電力増幅器の数に応じて追加可能である。
【００６１】
電力増幅器３１は端子１３ａの電力を増幅して端子１５ｂに出力し、電力増幅器３２は端子１３ｂの電力を増幅して端子１６ｂに出力し、電力増幅器３３は端子１４ｂの電力を増幅して端子１６ａに出力する。電力増幅器３１〜３３の利得が同じであれば、端子１５ｂ，１６ｂ及び１６ａの電力は等しい電力となる。
【００６２】
合成器６ｂは結合度−３．０１ｄＢの方向性結合器３ｂで構成されており、端子１５ｂ及び１６ｂの電力を１：１の比で合成して端子１５ａに出力する。合成器６ａは図１３の合成器６においてＮ＝３とした場合の合成器であり、結合度−１０．３７ｄＢの方向性結合器３ａ及び４ａを２つ接続して構成されており、端子１５ａと端子１６ａに入力された電力を２：１の比で合成して端子１９に出力する。
【００６３】
なお、合成器６ａ及び６ｂは縦続接続された構成になっている。ここでの縦続接続は、１つの合成器に別の１つの合成器が接続され、この別の１つの合成器にさらに別の１つの合成器が接続されて次々と接続される状態であり、合成器が１つずつ直列に接続されている状態である。なお、合成器の数は２つに限られるものではなく、電力増幅器の数に応じて追加可能である。
【００６４】
このように、本実施例では、結合度−１０．３７ｄＢの方向性結合器と結合度−３．０１ｄＢの方向性結合器を組み合わせることで３分配合成を行う電力増幅装置を構成することができる。以上のように、任意のＮ分配合成を行う場合、（Ｎ−１）／Ｎ：１／Ｎの比で分配する分配器と（Ｎ−１）／Ｎ：１／Ｎの比で合成する合成器を、結合度が１０×ｌｏｇ（１／Ｎ）より小さい２つの方向性結合器を組み合わせることで構成し、それらの分配器及び合成器を使用して電力増幅器をＮ並列で動作させて電力増幅器単体のＮ倍の出力を得る電力増幅装置を構成することができる。また、出力電力が大きい合成器６ａに疎結合の方向性結合器を使用しているので、温度上昇を抑えることができ、より高出力の電力増幅装置を構成することができる。
【００６５】
Ｎ分配合成を行う電力増幅装置に必要な（Ｎ−１）／Ｎ：１／Ｎの比率で分配する分配器もしくは合成する合成器に使用する方向性結合器の結合度Ｃは、以下の式で求めるようにしてもよい。
【数７】
2005236449.tif 000009
このように方向性結合器の結合度を得ると、図１０の分配器５の端子１０に入力された電力は（Ｎ−１）／Ｎ：１／Ｎではなく１／Ｎ：（Ｎ−１）／Ｎの比で端子１３及び端子１４に出力され、図１３の合成器６の端子１５及び端子１６に入力された電力は１／Ｎ：  （Ｎ−１）／Ｎではなく（Ｎ−１）／Ｎ：１／Ｎの比で合成される。
【００６６】
図１７に示す電力増幅装置はこれらの分配器と合成器を用いて構成した電力増幅装置である。分配器５ｃは、結合度−６．７５ｄＢ（Ｎ＝３）の方向性結合器１ｃ及び２ｃを２つ接続して構成されており、端子１０に入力された電力を１：２（１／３：２／３）の比で端子１３ｃ及び端子１４ｃに分配して出力する。分配器５ｂは図１６の分配器５ｂと同一である。よって、端子１３ｃ，１３ｂ及び１４ｂは均等な電力となり、端子１０に入力された電力は３等分配されることになる。
【００６７】
合成器６ｄは、結合度−８．３４ｄＢ（Ｎ＝２）の方向性結合器３ｄ及び４ｄを２つ接続して構成されており、端子１５ｄと端子１６ｄに入力された電力を１：１の比で合成して端子１５ｃに出力する。合成器６ｃは、結合度−６．７５ｄＢ（Ｎ＝３）の方向性結合器３ｃ及び４ｃを２つ接続して構成されており、端子１５ｃと端子１６ｃに入力された電力を２：１の比で合成して端子１９に出力する。
【００６８】
図１７に示すように、図１６の合成器６ｂに代えて、より低い結合度の方向性結合器を用いて合成器６ｄを構成することができ、合成器６ｄの温度上昇を抑えより大きな電力の合成が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１】本発明の第１の実施例による電力増幅装置の構成を示す図である。
【図２】図１の分配器の動作を説明するための図である。
【図３】図１の分配器の動作を説明するための図である。
【図４】図１の合成器の動作を説明するための図である。
【図５】図１の合成器の動作を説明するための図である。
【図６】図１の電力増幅装置の断面図である。
【図７】本発明の第２の実施例による電力増幅装置の構成を示す図である。
【図８】本発明の第３の実施例による電力増幅装置の構成を示す図である。
【図９】本発明の第４の実施例による電力増幅装置の構成を示す図である。
【図１０】本発明の第５の実施例による電力増幅装置に使用する分配器の構成を示す図である。
【図１１】図１０の分配器の動作を説明するための図である。
【図１２】図１０の分配器の動作を説明するための図である。
【図１３】本発明の第５の実施例による電力増幅装置に使用する合成器の構成を示す図である。
【図１４】図１３の合成器の動作を説明するための図である。
【図１５】図１３の合成器の動作を説明するための図である。
【図１６】電力増幅器の数を３とし図１０及び１３の分配器及び合成器を用いて構成される電力増幅装置の構成を示す図である。
【図１７】電力増幅器の数を３とし図１０及び１３の分配器及び合成器を用いて構成される電力増幅装置の別の構成を示す図である。
【図１８】従来の電力増幅装置の構成を示す図である。
【図１９】薄型の電力増幅装置を示す図である。
【図２０】図１８の電力増幅装置の断面図である。
【符号の説明】
【００７０】
１，１−１〜１−４，１ａ〜１ｃ，２，２−１，２−３，２ａ，２ｃ，
３，３−１，３ａ〜３ｄ，４，４−１，４ａ，４ｃ，４ｄ    方向性結合器
５，５−１〜５−４，５ａ〜５ｃ    分配器
６，６−１，６ａ〜６ｄ    合成器
３１，３２，３３    電力増幅器
５０，５０−１〜５０−４，５０ａ〜５０ｃ，５１，５１−１，
５１ａ〜５１ｄ    抵抗
【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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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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