(57)【要約】【課題】入力信号の周波数の入出力インピーダンス整合を変えることなく、入力インピーダンスを最適化することにより、大幅に歪みを低減する。【解決手段】周波数の異なる２つ以上の入力信号を増幅するトランジスタ１０１を有し、入力信号の周波数の入出力インピーダンス整合を変えることなく、バイアス供給回路においては抵抗１１２により、２つの入力信号の周波数差に相当する周波数帯で、前記トランジスタ１０１の入力端子からみたインピーダンスの実部を調整し、また伝送線路１２２では、入力信号の２倍周波数に相当する周波数帯で、前記トランジスタ１０１の入力端子からみたインピーダンスの虚部を調整する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
周波数の異なる２つ以上の入力信号を増幅するトランジスタと、入力信号の周波数の入出力インピーダンス整合を変えることなく、２つの入力信号の周波数差に相当する周波数帯で、前記トランジスタの入力端子からみたインピーダンスの実部、および入力信号の２倍周波数に相当する周波数帯で、前記トランジスタの入力端子からみたインピーダンスの虚部を調整する入出力インピーダンス整合回路とを備えたことを特徴とする高周波電力増幅器。
【請求項２】
周波数の異なる２つ以上の入力信号を増幅するトランジスタと、入力信号の周波数の入出力インピーダンス整合を変えることなく、２つの入力信号の周波数差に相当する周波数帯で、前記トランジスタの入力端子からみたインピーダンスの実部を調整する入出力インピーダンス整合回路とを備えたことを特徴とする高周波電力増幅器。
【請求項３】
周波数の異なる２つ以上の入力信号を増幅するトランジスタと、入力信号の周波数の入出力インピーダンス整合を変えることなく、入力信号の２倍周波数に相当する周波数帯で、前記トランジスタの入力端子からみたインピーダンスの虚部を調整する入出力インピーダンス整合回路とを備えたことを特徴とする高周波電力増幅器。
【請求項４】
雑音指数および利得を最適化する回路を備えたことを特徴とする請求項１，２または３記載の高周波電力増幅器。
【請求項５】
周波数の異なる２つ以上の入力信号を増幅するトランジスタと、２つの入力信号の周波数差に相当する周波数帯で、前記トランジスタの入力端子からみたインピーダンスの実部を調整する請求項１または２記載の入出力インピーダンス整合回路が、直列に特性インピーダンスが５０Ωである線路幅を有し、線路長でインピーダンスを調整する伝送線路と、接地されたコンデンサと、直列に接続された抵抗とで構成されていることを特徴とする高周波電力増幅器。
【請求項６】
周波数の異なる２つ以上の入力信号を増幅するトランジスタと、入力信号の２倍周波数に相当する周波数帯で、前記トランジスタの入力端子からみたインピーダンスの虚部を調整する請求項１または３記載の入出力インピーダンス整合回路が、直列に特性インピーダンスが５０Ωである線路幅を有し、線路長でインピーダンスを調整する伝送線路と、直列に接続されたコンデンサと、接地されたλ／４伝送線路とで構成されていることを特徴とする高周波電力増幅器。
【請求項７】
周波数の異なる２つ以上の入力信号を増幅するトランジスタと、入力信号の２倍周波数に相当する周波数帯で、前記トランジスタの入力端子からみたインピーダンスの虚部を調整する請求項１または３記載の入出力インピーダンス整合回路が、直列に特性インピーダンスが５０Ωである線路幅を有し、線路長でインピーダンスを調整する伝送線路と、直列に接続されたコンデンサと、接地されたインダクタとで構成されていることを特徴とする高周波電力増幅器。
【請求項８】
請求項４，５または６記載の雑音指数と利得を最適化する回路が、伝送線路であることを特徴とする高周波電力増幅器。
【請求項９】
請求項４，５または６記載の雑音指数と利得を最適化する回路が、インダクタであることを特徴とする高周波電力増幅器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、増幅器の内部で発生した歪みを補償して出力する高周波電力増幅器に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の高周波電力増幅器としては特許文献１に記載されているものがある。
【０００３】
図５を参照して従来の高周波電力増幅器の構成を説明する。
【０００４】
図５において、従来の高周波電力増幅器１００は、トランジスタ１０１と、λ／４伝送線路１０２，１０３と、入力インピーダンス整合回路１０４と、出力インピーダンス整合回路１０５と、直流阻止用コンデンサ１０６，１０７と、コンデンサ１０８〜１１１と、抵抗１１２と、信号入力端子１１３と、信号出力端子１１４と、バイアス供給端子１１５，１１６と、ＧＮＤ１１７とを備えて構成されている。
【０００５】
入力インピーダンス整合回路１０４および出力インピーダンス整合回路１０５は、トランジスタ１０１で増幅される信号の内、基本波成分に対して利得あるいは消費電流，飽和出力あるいは３次相互変調歪みなどの評価項目が、規定の値を満たすようにインピーダンスを調整するものである。
【０００６】
また、トランジスタ１０１のベース端子からバイアス供給端子１１５をみたインピーダンスは、基本波に対して開放となるように、λ／４伝送線路１０２とコンデンサ１０９の組み合わせによって設定される。
【０００７】
そして、トランジスタ１０１のコレクタ端子からバイアス供給端子１１６をみたインピーダンスは、基本波に対して開放となるように、λ／４伝送線路１０３とコンデンサ１１０の組み合わせによって設定される。コンデンサ１１１は、トランジスタ１０１のコレクタ端子からバイアス供給端子１１６をみたインピーダンスが、低周波帯においてトランジスタ１０１の出力インピーダンスに対して低インピーダンスとなるよう設定される。
【０００８】
従来の高周波電力増幅器１００では、３次相互変調歪み信号２ｆ１−ｆ２，２ｆ２―ｆ１を低減するために、トランジスタ１０１のコレクタ端子から出力端子１１４をみたインピーダンスが、低周波帯においてトランジスタ１０１の出力インピーダンスに対して低インピーダンスとなるようにしている。
【０００９】
低周波で低インピーダンスとすると、低周波歪み信号ｆ２−ｆ１が低減され、低周波歪み信号ｆ２−ｆ１と入力信号ｆ１，ｆ２とのミキシングにより発生する歪み信号が小さくなるため、高周波電力増幅器１００で発生する３次相互変調歪み信号は低減されることになる。
【特許文献１】特開昭５７−１０１４０４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
このように、前記従来の高周波電力増幅器においては、高周波電力増幅器で発生する３次相互変調歪み信号を低減するために、トランジスタのコレクタ端子からバイアス供給端子をみたインピーダンスを、低周波帯においてトランジスタの出力インピーダンスに対して低インピーダンスとしている。しかしながら、出力で低周波成分を低減しただけであるので、３次相互変調歪み信号を低減する効果は大きくないという問題があった。
【００１１】
本発明は、前記従来の問題点に鑑みてなされたものであって、入力においても入力インピーダンスを最適化することにより、より歪みを低減することのできる高周波電力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】
【００１２】
前記目的を解決するために、本発明に係る高周波電力増幅器は、周波数の異なる２つ以上の入力信号を増幅するトランジスタと、入力信号の周波数の入出力インピーダンス整合を変えることなく、２つの入力信号の周波数差に相当する周波数帯で、前記トランジスタの入力端子からみたインピーダンスの実部と、入力信号の２倍周波数に相当する周波数帯で、前記トランジスタの入力端子からみたインピーダンスの虚部を調整することができる入出力インピーダンス整合回路を備えたものである。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の高周波電力増幅器によると、２つの入力信号の周波数差に相当する周波数帯の信号と、入力信号の２倍周波数に相当する周波数帯の信号は、３次相互変調歪みに影響があり、２つの入力信号の周波数差に相当する周波数帯でのトランジスタの入力端子からみたインピーダンスの実部と、入力信号の２倍周波数に相当する周波数帯でのトランジスタの入力端子からみたインピーダンスの虚部において、３次相互変調歪みが良くなるインピーダンスが存在するので、入力信号の周波数帯での入出力インピーダンス整合を変えることなく、２つの入力信号の周波数差に相当する周波数帯でのトランジスタの入力端子からみたインピーダンスの実部と、入力信号の２倍周波数に相当する周波数帯でのトランジスタの入力端子からみたインピーダンスの虚部を、それぞれ調整することによって、他の特性に影響を与えずに３次相互変調歪みを良くすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の高周波電力増幅器の実施形態について図面を参照して説明する。
【００１５】
（第１の実施形態）
図１は本発明の第１の実施形態に係る高周波電力増幅器を示す回路構成図である。
【００１６】
図１において、高周波電力増幅器２００は、トランジスタ１０１と、λ／４伝送線路１０３と、出力インピーダンス整合回路１０５と直流阻止用のコンデンサ１０６，１０７と、コンデンサ１０８〜１１１と、抵抗１１２と、信号入力端子１１３と、信号出力端子１１４と、バイアス供給端子１１５，１１６と、ＧＮＤ１１７と、λ／４伝送線路１２１と、伝送線路１２２，１２３と、コンデンサ１２４とを備えて構成されている。
【００１７】
以下、本実施形態の高周波電力増幅器２００が有する各構成要素について説明する。
【００１８】
トランジスタ１０１は、増幅器として機能する電界効果トランジスタまたはバイポーラトランジスタであって、本実施形態では図１に示すようにバイポーラトランジスタを例にして説明する。
【００１９】
伝送線路１２２の線路長とコンデンサ１２４とを決めてから、伝送線路１２３の線路長を調整することにより、入力インピーダンス整合をとることができ、高周波電力増幅器２００の利得を最大にしている。λ／４伝送線路１２１は、基本周波数では、インピーダンスが開放となっているので、基本周波数でのインピーダンス整合には、影響を与えていない。伝送線路１２２により、入力信号の２倍周波数に相当する周波数帯で、トランジスタ１０１の入力端子からみたインピーダンスの虚部を調整することができる。
【００２０】
出力インピーダンス整合回路１０５は、高周波電力増幅器２００の飽和出力を最大とするものである。λ／４伝送線路１０３は、基本周波数では、インピーダンスが開放となっているため、基本周波数でのインピーダンス整合には、影響を与えていない。
【００２１】
バイアス供給回路は、トランジスタ１０１のベース端子にベース電流を印加するための回路であり、伝送線路１２３と、当該入力信号の周波数帯域で自己共振周波数を持つコンデンサ１０９と、２つの入力信号の周波数差に相当する周波数帯で、トランジスタ１０１の入力端子からみたインピーダンスの実部を調整する抵抗１１２と、電源からのインピーダンスを分離させるコンデンサ１０８とを備えて構成されており、トランジスタ１０１のベース端子に接続されている。
【００２２】
周波数の異なる２つの連続波である入力信号ｆ１，ｆ２は、信号入力端子１１３から入力された後、コンデンサ１０６，１２４および伝送線路１２２を介して損失なくトランジスタ１０１に入力され、トランジスタ１０１で信号が増幅され、出力インピーダンス整合回路１０５およびコンデンサ１０７を介して、損失なく信号出力端子１１４に出力される。
【００２３】
なお、λ／４伝送線路１０３，１２１はインダクタなどの集中定数素子を用いてもよい。
【００２４】
（第２の実施形態）
図２は本発明の第２の実施形態に係る高周波電力増幅器を示す回路構成図である。
【００２５】
図２において、高周波電力増幅器３００は、トランジスタ１０１と、λ／４伝送線路１０３と、出力インピーダンス整合回路１０５と直流阻止用のコンデンサ１０６，１０７と、コンデンサ１０８〜１１１と、抵抗１１２と、信号入力端子１１３と、信号出力端子１１４と、バイアス供給端子１１５，１１６と、ＧＮＤ１１７と、入力インピーダンス整合回路１３０とを備えて構成されている。
【００２６】
以下、本実施形態の高周波電力増幅器３００が有する各構成要素について説明する。
【００２７】
入力インピーダンス整合回路１３０は入力インピーダンス整合をとっており、高周波電力増幅器３００の利得を最大にしている。出力インピーダンス整合回路１０５は、高周波電力増幅器３００の飽和出力を最大とするものである。λ／４伝送線路１０３は、基本周波数では、インピーダンスが開放となっているため、基本周波数でのインピーダンス整合には、影響を与えていない。
【００２８】
バイアス供給回路は、トランジスタ１０１のベース端子にベース電流を印加するための回路であり、伝送線路１２３と、当該入力信号の周波数帯域で自己共振周波数を有するコンデンサ１０９と、２つの入力信号の周波数差に相当する周波数帯で、トランジスタ１０１の入力端子からみたインピーダンスの実部を調整する抵抗１１２と、電源からのインピーダンスを分離させるコンデンサ１０８とを備えて構成されており、トランジスタ１０１のベース端子に接続されている。
【００２９】
周波数の異なる２つの連続波である入力信号ｆ１，ｆ２は、信号入力端子１１３から入力された後、コンデンサ１０６および入力インピーダンス整合回路１３０を介して損失なくトランジスタ１０１に入力され、トランジスタ１０１で信号が増幅され、出力インピーダンス整合回路１０５およびコンデンサ１０７を介して、損失なく信号出力端子１１４に出力される。
【００３０】
なお、λ／４伝送線路１０３はインダクタなどの集中定数素子を用いてもよい。
【００３１】
（第３の実施形態）
図３は本発明の第３の実施形態に係る高周波電力増幅器を示す回路構成図である。
【００３２】
図３において、高周波電力増幅器４００は、トランジスタ１０１と、λ／４伝送線路１０２，１０３と、出力インピーダンス整合回路１０５と直流阻止用のコンデンサ１０６，１０７と、コンデンサ１０８〜１１１と、抵抗１１２と、信号入力端子１１３と、信号出力端子１１４と、バイアス供給端子１１５，１１６と、ＧＮＤ１１７と、λ／４伝送線路１２１と、伝送線路１２２と、コンデンサ１２４とを備えて構成されている。
【００３３】
以下、本実施形態の高周波電力増幅器４００が有する各構成要素について説明する。
【００３４】
伝送線路１２２の線路長とコンデンサ１２４とで、入力インピーダンス整合をとり、高周波電力増幅器４００の利得を最大にしている。λ／４伝送線路１２１は、基本周波数では、インピーダンスが開放となっているので、基本周波数でのインピーダンス整合には、影響を与えていない。出力インピーダンス整合回路１０５は、高周波電力増幅器４００の飽和出力を最大とするものである。λ／４伝送線路１０３は、基本周波数では、インピーダンスが開放となっているので、基本周波数でのインピーダンス整合には影響を与えていない。
【００３５】
バイアス供給回路は、トランジスタ１０１のベース端子にベース電流を印加するための回路であり、λ／４伝送線路１０２と、当該入力信号の周波数帯域で自己共振周波数を有するコンデンサ１０９と、抵抗１１２と、電源からのインピーダンスを分離させるコンデンサ１０８とを備えて構成されており、トランジスタ１０１のベース端子に接続されている。
【００３６】
周波数の異なる２つの連続波である入力信号ｆ１，ｆ２は、信号入力端子１１３から入力された後、コンデンサ１０６，１２４および伝送線路１２２を介して損失なくトランジスタ１０１に入力され、トランジスタ１０１で信号が増幅され、出力インピーダンス整合回路１０５およびコンデンサ１０７を介して、損失なく信号出力端子１１４に出力される。
【００３７】
なお、λ／４伝送線路１０２，１０３，１２１はインダクタなどの集中定数素子を用いてもよい。
【００３８】
（第４の実施形態）
図４は本発明の第４の実施形態に係る高周波電力増幅器を示す回路構成図である。
【００３９】
図４において、高周波電力増幅器５００は、トランジスタ１０１と、λ／４伝送線路１０３と、出力インピーダンス整合回路１０５と直流阻止用のコンデンサ１０６，１０７と、コンデンサ１０８〜１１１と、抵抗１１２と、信号入力端子１１３と、信号出力端子１１４と、バイアス供給端子１１５，１１６と、ＧＮＤ１１７と、λ／４伝送線路１２１と、伝送線路１２２，１４０，１４１と、コンデンサ１２４とを備えて構成されている。
【００４０】
以下、本実施形態の高周波電力増幅器５００が有する各構成要素について説明する。
【００４１】
伝送線路１２２の線路長とコンデンサ１２４とを決めてから、伝送線路１４０の線路長を調整することにより、入力インピーダンス整合をとることができ、高周波電力増幅器５００の利得を最大にしている。λ／４伝送線路１２１は、基本周波数では、インピーダンスが開放となっているので、基本周波数でのインピーダンス整合には、影響を与えていない。
【００４２】
伝送線路１２２により、入力信号の２倍周波数に相当する周波数帯で、トランジスタ１０１の入力端子からみたインピーダンスの虚部を調整することができる。出力インピーダンス整合回路１０５は、高周波電力増幅器５００の飽和出力を最大とするものである。λ／４伝送線路１０３は、基本周波数では、インピーダンスが開放となっているので、基本周波数でのインピーダンス整合には、影響を与えていない。
【００４３】
バイアス供給回路は、トランジスタ１０１のベース端子にベース電流を印加するための回路であり、伝送線路１４０と、当該入力信号の周波数帯域で自己共振周波数を持つコンデンサ１０９と、２つの入力信号の周波数差に相当する周波数帯で、トランジスタ１０１の入力端子からみたインピーダンスの実部を調整する抵抗１１２と、電源からのインピーダンスを分離させるコンデンサ１０８とを備えて構成されており、トランジスタ１０１のベース端子に接続されている。また、伝送線路１４１の線路長を調整することにより、トランジスタ１０１の利得を最適にしたり、雑音指数を小さくしたりできる。
【００４４】
周波数の異なる２つの連続波である入力信号ｆ１，ｆ２は、信号入力端子１１３から入力された後、コンデンサ１０６，１２４および伝送線路１２２を介して損失なくトランジスタ１０１に入力され、トランジスタ１０１で信号が増幅され、出力インピーダンス整合回路１０５およびコンデンサ１０７を介して、損失なく信号出力端子１１４に出力される。
【００４５】
なお、λ／４伝送線路１０３，１２１はインダクタなどの集中定数素子を用いてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００４６】
本発明は、増幅器の内部で発生した歪みを補償して出力する高周波電力増幅器に有用である。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る高周波電力増幅器の回路構成図
【図２】本発明の第２の実施形態に係る高周波電力増幅器の回路構成図
【図３】本発明の第３の実施形態に係る高周波電力増幅器の回路構成図
【図４】本発明の第４の実施形態に係る高周波電力増幅器の回路構成図
【図５】従来の高周波電力増幅器の回路構成図
【符号の説明】
【００４８】
１０１  トランジスタ
１０２，１０３  λ／４伝送線路
１０５  出力インピーダンス整合回路
１０６〜１１１  コンデンサ
１１２  抵抗
１１３  信号入力端子
１１４  信号出力端子
１１５，１１６  バイアス供給端子
１１７  ＧＮＤ
１２１  λ／４伝送線路
１２２，１２３  伝送線路
１２４  コンデンサ
１３０  入力インピーダンス整合回路
１４０，１４１  伝送線路
２００，３００，４００，５００  高周波電力増幅器
【図１】
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【図２】
2005236866.tif 000004
【図３】
2005236866.tif 000005
【図４】
2005236866.tif 000006
【図５】
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