(57)【要約】【課題】回路規模の増大を防ぐとともに所望逓倍波を効率よく得ることが可能な周波数逓倍器および無線通信装置を提供する。【解決手段】入力信号である１逓倍波を逓倍することにより、目標逓倍数の逓倍波を含む逓倍波信号を生成する非線形素子６と、非線形素子６から受けた逓倍波信号のうち、１逓倍波と、目標逓倍数より１つ大きい逓倍数の逓倍波と、目標逓倍数より１つ小さい逓倍数の逓倍波とを反射し、反射後の逓倍波信号を出力する不要波抑圧部５とを備える。【選択図】図３
2007158803.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力信号である１逓倍波を逓倍することにより、目標逓倍数の逓倍波を含む逓倍波信号を生成する非線形素子と、
前記非線形素子から受けた逓倍波信号のうち、前記１逓倍波と、前記目標逓倍数より１つ大きい逓倍数の逓倍波と、前記目標逓倍数より１つ小さい逓倍数の逓倍波とを反射し、前記反射後の逓倍波信号を出力する不要波抑圧部とを備える周波数逓倍器。
【請求項２】
入力信号である１逓倍波を逓倍することにより、目標逓倍数の逓倍波を含む逓倍波信号を生成する非線形素子と、
前記非線形素子から受けた逓倍波信号のうち、１から前記目標逓倍数より１つ小さい逓倍数までのすべての逓倍波と、前記目標逓倍数より１つ大きい逓倍数の逓倍波とを反射し、前記反射後の逓倍波信号を出力する不要波抑圧部とを備える周波数逓倍器。
【請求項３】
前記周波数逓倍器は、さらに、
前記不要波抑圧部を通過した前記目標逓倍数の逓倍波に対して整合を行なう出力整合回路を備える請求項１または２に記載の周波数逓倍器。
【請求項４】
前記不要波抑圧部は、前記反射させる各逓倍波に対応して配置され、前記各逓倍波をそれぞれ反射する複数個の不要波抑圧回路を含む請求項１または２に記載の周波数逓倍器。
【請求項５】
前記各不要波抑圧回路は、前記不要波抑圧部の入力から出力への方向に、対応する逓倍波の逓倍数が大きいものから順次配置される請求項３記載の周波数逓倍器。
【請求項６】
前記不要波抑圧部は、前記反射させる逓倍波の略１／４波長の長さを有する先端開放伝送線路、および前記反射させる逓倍波と略同一の周波数で共振するトラップ回路の少なくともいずれか一方を含む請求項１または２に記載の周波数逓倍器。
【請求項７】
前記不要波抑圧部は、さらに、前記先端開放伝送線路または前記トラップ回路よりも入力側に配置される伝送線路を含む請求項５記載の周波数逓倍器。
【請求項８】
前記不要波抑圧部は、前記１逓倍波と略同一の周波数で共振するトラップ回路を含む請求項１または２に記載の周波数逓倍器。
【請求項９】
所定逓倍数以上の逓倍波に対応する前記不要波抑圧回路は、前記反射させる逓倍波の略１／４波長の長さを有する先端開放伝送線路を含み、
前記所定逓倍数未満の逓倍波に対応する前記不要波抑圧回路は、前記反射させる逓倍波と略同一の周波数で共振するトラップ回路を含む請求項３記載の周波数逓倍器。
【請求項１０】
前記各不要波抑圧回路は、前記反射させる逓倍波の略１／４波長の長さを有する先端開放伝送線路、または前記反射させる逓倍波と略同一の周波数で共振するトラップ回路を含み、
少なくとも２つの前記不要波抑圧回路がそれぞれ含む前記先端開放伝送線路または前記トラップ回路は、共通の接続点で信号ラインと接続される請求項３記載の周波数逓倍器。
【請求項１１】
前記共通の接続点で信号ラインと接続される先端開放伝送線路およびトラップ回路は、所定範囲内の逓倍数の逓倍波に対応する請求項９記載の周波数逓倍器。
【請求項１２】
前記周波数逓倍器は、さらに、前記１逓倍波に対して整合を行なう入力整合回路を備え、
前記非線形素子は、前記整合された入力信号を逓倍することにより、目標逓倍数の逓倍波を含む逓倍波信号を生成し、
前記入力整合回路は、信号ライン上に配置されたインダクタを含む請求項１または２に記載の周波数逓倍器。
【請求項１３】
前記非線形素子はトランジスタであり、前記トランジスタのエミッタまたはソースが接地される請求項１または２に記載の周波数逓倍器。
【請求項１４】
前記トランジスタのエミッタまたはソースは、伝送線路またはインダクタを介して接地される請求項１２記載の周波数逓倍器。
【請求項１５】
前記周波数逓倍器は、さらに、前記不要波抑圧部を通過した前記逓倍波信号を増幅する不要波抑圧用増幅器を備え、
前記不要波抑圧用増幅器は、
第１の周波数において略１／４波長の長さを有する第１の先端開放伝送線路と、
入力が前記第１の先端開放伝送線路に接続され、前記不要波抑圧部を通過した前記逓倍波信号を増幅する増幅素子と、
前記増幅素子の出力に接続され、第２の周波数において略１／４波長の長さを有する第２の先端開放伝送線路とを含む請求項１または２に記載の周波数逓倍器。
【請求項１６】
前記周波数逓倍器は、さらに、前記不要波抑圧部を通過した前記逓倍波信号を増幅する、縦続接続される複数個の増幅器を備え、
前記不要波抑圧用増幅器は、前記複数個の増幅器のうち前記周波数逓倍器の出力に最も近い増幅器である請求項１４記載の周波数逓倍器。
【請求項１７】
前記第１の周波数は、前記増幅器の利得帯域幅における下限周波数の略２倍の周波数であり、前記第２の周波数は、前記増幅器の利得帯域幅における上限周波数の略２倍の周波数である請求項１４または１５記載の周波数逓倍器。
【請求項１８】
請求項１〜１７のいずれかに記載の周波数逓倍器を備える無線通信装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、周波数逓倍器および無線通信装置に関し、特に、非線形素子により生じる不要波を抑圧する回路を備えた周波数逓倍器および無線通信装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
マイクロ波・ミリ波帯無線通信システムで使用される周波数逓倍器は、高周波トランジスタおよびダイオード等の非線形性を用いて入力信号周波数の整数倍の周波数を持つ逓倍波信号を発生させ、発生させた逓倍波信号の中から所定逓倍数（目標逓倍数）の逓倍波（以下、所望逓倍波とも称する。）を取り出すものである。周波数逓倍器において、所望逓倍波以外の逓倍波（以下、不要逓倍波とも称する。）等の周波数成分は不要波であり、周波数逓倍器に含まれるフィルタ等により抑圧（除去）される。
【０００３】
たとえば、特許文献１には以下のような周波数逓倍器が開示されている。すなわち、周波数逓倍器は、非線形素子と、非線形素子の入力端子に接続され、基本波で整合を行なうための入力整合回路と、非線形素子の出力端子に接続され、基本波の３倍の周波数である３逓倍波で整合を行なうための出力整合回路と、出力整合回路に接続され、３逓倍波を通過させ、基本波および３逓倍波以外の高調波を抑圧するためのフィルタとを備え、フィルタは、３逓倍波で１／４波長を有する一端開放の結合線路と、結合線路の両端に設けられ、４逓倍波で１／４波長の長さを有する第１の先端開放線路および５逓倍波で１／４波長の長さを有する第２の先端開放線路とを含む。
【０００４】
また、特許文献２には以下のような周波数逓倍器が開示されている。すなわち、入力信号を入力整合回路を通してトランジスタに入力するとともに、トランジスタから出力された逓倍出力信号を反射型基本波信号帯域抑圧回路および出力整合回路を通して出力させるように構成された周波数逓倍器において、トランジスタの出力端子と反射型基本波信号帯域抑圧回路の入力端子との間に、定在波を発生する所定長さの伝送線路を設ける。
【特許文献１】特開２００１−１１１３４８号公報
【特許文献２】特開平１０−９３３４９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、一般的に、非線形素子で生成される逓倍波のうち、最もレベルの高い逓倍波は基本波（１逓倍波）であり、逓倍数が大きくなるにしたがって逓倍波のレベルは小さくなる。しかしながら、特許文献１記載の３逓倍器では、基本波を抑圧する回路を備えておらず、また、非線形素子で生成される、基本波の次にレベルの高い２逓倍波を抑圧する回路を備えていないため、不要逓倍波を十分に抑圧することができない。さらに、特許文献１記載の３逓倍器では、５逓倍波を抑圧する回路を備えているが、３逓倍波より逓倍数の１つだけ大きい４逓倍波を抑圧すれば周波数逓倍器の出力特性として十分である場合には不要な回路を備える構成となってしまう。したがって、特許文献１記載の３逓倍器では、不要逓倍波を十分に抑圧することができず、かつ回路規模が大きくなるという問題点があった。
【０００６】
また、特許文献２記載の周波数逓倍器では、基本波のみを抑圧する構成であるため、不要逓倍波を十分に抑圧することができず、また、基本波のみを非線形素子に反射させる構成であるため、非線形素子から出力される所望逓倍波のレベルが十分に大きくならない場合がある。したがって、特許文献２記載の周波数逓倍器では、所望逓倍波を効率よく得ることができないという問題点があった。
【０００７】
また、周波数軸上において所望逓倍波と隣接する、所望逓倍波の逓倍数よりも１つ大きい倍数の逓倍波、および所望逓倍波の逓倍数よりも１つ小さい倍数の逓倍波を十分に抑圧する急峻な周波数特性を実現するためには、一般的に通過損失が大きく、かつ面積の大きい帯域通過フィルタが必要となり、周波数逓倍器の回路規模が大きくなってしまう。
【０００８】
それゆえに、本発明の目的は、回路規模の増大を防ぐとともに所望逓倍波を効率よく得ることが可能な周波数逓倍器および無線通信装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために、この発明のある局面に係わる周波数逓倍器は、入力信号である１逓倍波を逓倍することにより、目標逓倍数の逓倍波を含む逓倍波信号を生成する非線形素子と、非線形素子から受けた逓倍波信号のうち、１逓倍波と、目標逓倍数より１つ大きい逓倍数の逓倍波と、目標逓倍数より１つ小さい逓倍数の逓倍波とを反射し、反射後の逓倍波信号を出力する不要波抑圧部とを備える。
【００１０】
またこの発明のさらに別の局面に係わる周波数逓倍器は、入力信号である１逓倍波を逓倍することにより、目標逓倍数の逓倍波を含む逓倍波信号を生成する非線形素子と、非線形素子から受けた逓倍波信号のうち、１から目標逓倍数より１つ小さい逓倍数までのすべての逓倍波と、目標逓倍数より１つ大きい逓倍数の逓倍波とを反射し、反射後の逓倍波信号を出力する不要波抑圧部とを備える。
【００１１】
好ましくは、周波数逓倍器は、さらに、不要波抑圧部を通過した目標逓倍数の逓倍波に対して整合を行なう出力整合回路を備える。
【００１２】
好ましくは、不要波抑圧部は、反射させる各逓倍波に対応して配置され、各逓倍波をそれぞれ反射する複数個の不要波抑圧回路を含む。
【００１３】
より好ましくは、各不要波抑圧回路は、不要波抑圧部の入力から出力への方向に、対応する逓倍波の逓倍数が大きいものから順次配置される。
【００１４】
好ましくは、不要波抑圧部は、反射させる逓倍波の略１／４波長の長さを有する先端開放伝送線路、および反射させる逓倍波と略同一の周波数で共振するトラップ回路の少なくともいずれか一方を含む。
【００１５】
より好ましくは、不要波抑圧部は、さらに、先端開放伝送線路またはトラップ回路よりも入力側に配置される伝送線路を含む。
【００１６】
好ましくは、不要波抑圧部は、１逓倍波と略同一の周波数で共振するトラップ回路を含む。
【００１７】
より好ましくは、所定逓倍数以上の逓倍波に対応する不要波抑圧回路は、反射させる逓倍波の略１／４波長の長さを有する先端開放伝送線路を含み、所定逓倍数未満の逓倍波に対応する不要波抑圧回路は、反射させる逓倍波と略同一の周波数で共振するトラップ回路を含む。
【００１８】
より好ましくは、各不要波抑圧回路は、反射させる逓倍波の略１／４波長の長さを有する先端開放伝送線路、または反射させる逓倍波と略同一の周波数で共振するトラップ回路を含み、少なくとも２つの不要波抑圧回路がそれぞれ含む先端開放伝送線路またはトラップ回路は、共通の接続点で信号ラインと接続される。
【００１９】
より好ましくは、共通の接続点で信号ラインと接続される先端開放伝送線路およびトラップ回路は、所定範囲内の逓倍数の逓倍波に対応する。
【００２０】
好ましくは、周波数逓倍器は、さらに、１逓倍波に対して整合を行なう入力整合回路を備え、非線形素子は、整合された入力信号を逓倍することにより、目標逓倍数の逓倍波を含む逓倍波信号を生成し、入力整合回路は、信号ライン上に配置されたインダクタを含む。
【００２１】
好ましくは、非線形素子はトランジスタであり、トランジスタのエミッタまたはソースが接地される。
【００２２】
より好ましくは、トランジスタのエミッタまたはソースは、伝送線路またはインダクタを介して接地される。
【００２３】
好ましくは、周波数逓倍器は、さらに、不要波抑圧部を通過した逓倍波信号を増幅する不要波抑圧用増幅器を備え、不要波抑圧用増幅器は、第１の周波数において略１／４波長の長さを有する第１の先端開放伝送線路と、入力が第１の先端開放伝送線路に接続され、不要波抑圧部を通過した逓倍波信号を増幅する増幅素子と、増幅素子の出力に接続され、第２の周波数において略１／４波長の長さを有する第２の先端開放伝送線路とを含む。
【００２４】
より好ましくは、周波数逓倍器は、さらに、不要波抑圧部を通過した逓倍波信号を増幅する、縦続接続される複数個の増幅器を備え、不要波抑圧用増幅器は、複数個の増幅器のうち周波数逓倍器の出力に最も近い増幅器である。
【００２５】
より好ましくは、第１の周波数は、増幅器の利得帯域幅における下限周波数の略２倍の周波数であり、第２の周波数は、増幅器の利得帯域幅における上限周波数の略２倍の周波数である。
【発明の効果】
【００２６】
本発明によれば、回路規模の増大を防ぐとともに所望逓倍波を効率よく得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下、本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。
【００２８】
＜第１の実施の形態＞
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る周波数逓倍器の構成を示す機能ブロック図である。
【００２９】
同図を参照して、この周波数逓倍器は、入力端子１と、出力端子２と、不要波抑圧部５と、非線形素子６とを備える。
【００３０】
非線形素子６は、たとえば高周波トランジスタであり、入力端子１から入力される信号である基本波（１逓倍波）を逓倍することにより、目標逓倍数の逓倍波を含む逓倍波信号を生成する。非線形素子６で生成される逓倍波信号には、所望逓倍波である所定逓倍数の逓倍波が少なくとも含まれる。また、非線形素子６で生成される逓倍波信号には基本波も含まれる。
【００３１】
不要波抑圧部５は、非線形素子６から受けた逓倍波信号のうち、基本波と、所定逓倍数より１つ大きい逓倍数の逓倍波と、所定逓倍数より１つ小さい逓倍数の逓倍波とを少なくとも反射することにより抑圧する。そして、不要波抑圧部５は、反射後の逓倍波信号を出力端子２から外部へ出力する。
【００３２】
なお、非線形素子６は、高周波トランジスタとして、ＨＥＭＴ（High  Electron  Mobility  Transistor）、ＭＥＳＦＥＴ（Metal  Semiconductor  Field  Effect  Transistor）およびＨＢＴ（Heterojunction  Bipolar  Transistor）等を用いることができる。また、非線形素子６は、他の種類のトランジスタであってもよいし、ダイオードであってもよい。以下、非線形素子６は、ゲート、ドレインおよびソースを有するＦＥＴであると仮定して説明する。
【００３３】
図２は、本発明の第１の実施の形態に係る周波数逓倍器の構成の他の例を示す機能ブロック図である。
【００３４】
同図を参照して、この周波数逓倍器は、図１に示す周波数逓倍器に対して、さらに、入力整合回路３と、出力整合回路４とを備える。
【００３５】
入力整合回路３は、入力端子１から入力される信号である基本波に対して整合を行なう。ここで、整合とは、信号源のインピーダンスおよび負荷のインピーダンスを等しくすることにより、負荷に供給される電力を最大にすることをいう。
【００３６】
非線形素子６は、入力整合回路３で整合された基本波を逓倍し、逓倍波信号を出力する。
【００３７】
出力整合回路４は、不要波抑圧部５を通過した所望逓倍波に対して整合を行ない、出力端子２から外部へ出力する。
【００３８】
なお、入力整合回路３および出力整合回路４は、周波数逓倍器の外部回路とのインピーダンス不整合による損失をある程度低減する構成であればよく、完全なインピーダンス整合を行なう構成でなくてもよい。また、入力整合回路３および出力整合回路４は、後述する反射係数｜Ｓ１１｜が０．５以下となるように、入力整合回路３および出力整合回路４に含まれる各素子の定数を調整することが好ましい。
【００３９】
図２に示す周波数逓倍器では、入力整合回路３および出力整合回路４を備えることにより、入力信号および出力信号のインピーダンス不整合による損失を防ぎ、図１に示す周波数逓倍器に対してさらに所望逓倍波を効率よく得ることができる。
【００４０】
なお、入力信号および出力信号のインピーダンス不整合による損失が無視できる程度である場合、および周波数逓倍器が使用される装置等にインピーダンス不整合による損失を低減する構成が備えられている場合には、図１に示すように周波数逓倍器が入力整合回路３および出力整合回路４を備えない構成であってもよい。また、周波数逓倍器が入力整合回路３および出力整合回路４のいずれかを備えない構成であってもよい。
【００４１】
図３は、本発明の第１の実施の形態に係る周波数逓倍器の一例を示す回路図である。
同図を参照して、この周波数逓倍器は、たとえば５逓倍器であり、図１に示す周波数逓倍器に対して、さらに伝送線路７を備える。
【００４２】
入力整合回路３は、キャパシタ３２と、インダクタ３５と、抵抗３６と、インダクタ３３と、キャパシタ３４と、ゲート直流電圧供給端子３９とを含む。
【００４３】
キャパシタ３２の一端が入力端子１に接続され、他端がインダクタ３５の一端に接続される。インダクタ３５の他端が抵抗３６の一端と、高周波トランジスタ６のゲート（入力端子）とに接続される。抵抗３６の他端がインダクタ３３の一端に接続される。インダクタ３３の他端がゲート直流電圧供給端子３９と、キャパシタ３４の一端とに接続される。キャパシタ３４の他端が接地電位に接続される。
【００４４】
ゲート直流電圧供給端子３９からインダクタ３３および抵抗３６を介して高周波トランジスタ６のゲートに直流バイアスが供給される。
【００４５】
入力整合回路３では、周波数逓倍器の入力端子１および出力端子２を結ぶ信号ライン上にインダクタ３５が配置されているため、高周波トランジスタ６で生成される高次の逓倍波がインダクタ３５で反射されることにより、所望逓倍波に対する高周波トランジスタ６のゲイン（利得）が大きくなり、また、高次の逓倍波が入力端子１に帰還することを防止することができる。
【００４６】
高周波トランジスタ６は、ソースが伝送線路７を介して接地され、出力端子（ドレイン）が不要波抑圧部５の入力に接続される。高周波トランジスタ６のソースを接地することにより、高周波トランジスタ６のゲインが大きくなり、所望逓倍波の出力レベルを大きくすることができる。
【００４７】
さらに、高周波トランジスタ６のソースに伝送線路７を接続して接地することにより、高周波トランジスタ６の入力における反射係数を小さくすることができ、周波数逓倍器の出力する所望逓倍波に対する利得を損なうことなく、入力整合回路を容易に構成することができる。また、高周波トランジスタ６の遮断周波数を低下させることにより、高周波トランジスタ６の不要な高周波帯域の利得を低下させて発振を防止することができ、高周波トランジスタ６の動作を安定化させることができる。なお、高周波トランジスタ６がバイポーラトランジスタである場合には、エミッタが伝送線路７を介して接地され、出力端子（コレクタ）が不要波抑圧部５の入力に接続される。ここで、反射係数とは、反射波と入力波との比である。
【００４８】
出力整合回路４は、伝送線路４２と、キャパシタ４３と、伝送線路４４と、キャパシタ４５と、先端短絡伝送線路４６と、ドレイン直流電圧供給端子４９とを含む。
【００４９】
伝送線路４２および伝送線路４４の接続点に不要波抑圧部５の出力が接続される。伝送線路４２の他端にドレイン直流電圧供給端子４９と、キャパシタ４３の一端とが接続される。伝送線路４４の他端にキャパシタ４５の一端が接続される。キャパシタ４５の他端に先端短絡伝送線路４６の一端と、出力端子２とが接続される。キャパシタ４３の他端および先端短絡伝送線路４６の他端（先端）に接地電位が接続される。
【００５０】
ドレイン直流電圧供給端子４９から不要波抑圧部５を介して、高周波トランジスタ６のドレイン端子に直流バイアスが供給される。
【００５１】
不要波抑圧部５は、高周波トランジスタ６から出力された逓倍波信号のうち、６逓倍波、４逓倍波、３逓倍波、２逓倍波、および基本波をそれぞれ反射して抑圧する、６逓倍波抑圧回路５ｅと、４逓倍波抑圧回路５ｄと、３逓倍波抑圧回路５ｃと、２逓倍波抑圧回路５ｂと、基本波抑圧回路５ａとを含む。
【００５２】
６逓倍波抑圧回路５ｅは、伝送線路５９と、先端開放伝送線路５８とを含む。伝送線路５９は、一端が高周波トランジスタ６のドレインに接続され、他端が伝送線路５８と、４逓倍波抑圧回路５ｄの入力とに接続される。先端開放伝送線路５８は、６逓倍波に対して略１／４波長の長さを有するため、先端開放伝送線路５８および伝送線路５９の接続点が６逓倍波に対して略短絡となる、すなわち６逓倍波の振幅が０となる。したがって、先端開放伝送線路５８および伝送線路５９の接続点で６逓倍波が反射され、高周波トランジスタ６に戻される。
【００５３】
４逓倍波抑圧回路５ｄは、伝送線路５７と、４逓倍波に対して略１／４波長の長さを有する先端開放伝送線路５６とを含む。伝送線路５７は、一端が６逓倍波抑圧回路５ｅの出力に接続され、他端が伝送線路５６と、３逓倍波抑圧回路５ｃの入力とに接続される。
【００５４】
３逓倍波抑圧回路５ｃは、伝送線路５５と、３逓倍波に対して略１／４波長の長さを有する先端開放伝送線路５４とを含む。伝送線路５５は、一端が４逓倍波抑圧回路５ｄの出力に接続され、他端が伝送線路５４と、２逓倍波抑圧回路５ｂの入力とに接続される。
【００５５】
２逓倍波抑圧回路５ｂは、トラップ回路５２と、伝送線路５３とを含む。トラップ回路５２は、インダクタ５２ａと、キャパシタ５２ｂとを含む。伝送線路５３は、一端が３逓倍波抑圧回路５ｃの出力に接続され、他端がインダクタ５２ａと、基本波抑圧回路５ａの入力とに接続される。キャパシタ５２ｂは、一端がインダクタ５２ａの他端に接続され、他端が接地電位に接続される。トラップ回路５２は、２逓倍波と略同一の周波数で共振する。言い換えると、トラップ回路５２は、インダクタ５２ａおよびキャパシタ５２ｂの共振により、信号ラインとの接続点、すなわち伝送線路５３との接続点を２逓倍波に対して略短絡とする。
【００５６】
基本波抑圧回路５ａは、伝送線路５１と、トラップ回路５０とを含む。トラップ回路５０は、インダクタ５０ａと、キャパシタ５０ｂとを含む。伝送線路５１は、一端が２逓倍波抑圧回路５ｂの出力に接続され、他端がインダクタ５０ａと、出力整合回路４の入力とに接続される。キャパシタ５０ｂは、一端がインダクタ５０ａの他端に接続され、他端が接地電位に接続される。トラップ回路５０は、基本波と略同一の周波数で共振する。言い換えると、トラップ回路５０は、インダクタ５０ａおよびキャパシタ５０ｂの共振により、信号ラインとの接続点、すなわち伝送線路５１との接続点を基本波に対して略短絡とする。
【００５７】
なお、所望逓倍波よりも逓倍数の小さい逓倍波のうち、所望逓倍波よりも１つ小さい逓倍波を抑圧すれば周波数逓倍器の出力特性として十分である場合には、３逓倍波抑圧回路５ｃおよび２逓倍波抑圧回路５ｂを備えない構成とすることも可能である。
【００５８】
以下、入力信号、すなわち基本波周波数を５．６ＧＨｚとした場合の周波数逓倍器の特性について説明する。
【００５９】
この場合、伝送線路５９の長さを５逓倍波（２８．０ＧＨｚ）に対する電気長で４０°、伝送線路５７の長さを５逓倍波に対する電気長で１°、伝送線路５５の長さを５逓倍波に対する電気長で５°、伝送線路５３の長さを５逓倍波に対する電気長で５°、伝送線路５１の長さを５逓倍波に対する電気長で５°とする。また、各伝送線路の特性インピーダンスを、すべて５０Ωとする。
【００６０】
また、トラップ回路５２が含むインダクタ５２ａおよびキャパシタ５２ｂは、トラップ回路５２が２逓倍波（１１．２ＧＨｚ）で共振するように、例えば、０．３ｎＨおよび０．６７ｐＦとする。また、トラップ回路５０が含むインダクタ５０ａおよびキャパシタ５０ｂは、トラップ回路５０が基本波（５．６ＧＨｚ）で共振するように、例えば、０．４ｎＨおよび２．０ｐＦとする。
【００６１】
図４は、周波数逓倍器の出力電力スペクトルを示すグラフ図である。同図では、入力電力を５ｄＢｍとした場合の出力電力について、本発明の第１の実施の形態に係る周波数逓倍器と、この周波数逓倍器に対して６逓倍波抑圧回路５ｅを備えない周波数逓倍器とを比較している。ここで、周波数逓倍器において、入力電力とは、入力端子１から入力される信号の電力であり、出力電力とは、出力端子２から出力される信号の電力である。
【００６２】
同図を参照して、いずれの周波数逓倍器においても４逓倍波（２２．４ＧＨｚ）の信号成分を大きく抑圧している。また、６逓倍波抑圧回路５ｅを備える構成の方が６逓倍波抑圧回路５ｅを備えない構成よりも６逓倍波（３３．６ＧＨｚ）の信号成分を大きく抑圧することができ、また、所望逓倍波である５逓倍波（２８ＧＨｚ）の信号成分を大きくすることができる。
【００６３】
図５は、本発明の第１の実施の形態に係る周波数逓倍器における不要波抑圧部５の反射特性を示すグラフ図である。横軸は、４逓倍波抑圧回路５ｄにおける伝送線路５７の５逓倍波（２８ＧＨｚ）に対する電気長である。縦軸は、不要波抑圧部５の入力端から見た各逓倍波の反射係数Ｓ１１の位相、すなわち反射位相である。
【００６４】
ここで、反射係数Ｓ１１とは、たとえば不要波抑圧部５の入力端での反射波と入力波との比であり、入力リターンロスを表わす。また、反射係数は複素数であり、振幅および位相の２つの情報が含まれる。たとえば、反射係数Ｓ１１は、振幅が｜Ｓ１１｜で表わされ、位相が∠Ｓ１１で表わされる。反射係数の振幅は、入射波がどれだけ減衰して反射されたかを示し、反射係数の位相は、反射波が入射波に対してどれだけ位相が回転して戻ってきたかを示す。
【００６５】
同図を参照して、４逓倍波抑圧回路５ｄが含む伝送線路５７の電気長を変更することにより４逓倍波に対する反射位相が変化するが、基本波および６逓倍波に対する反射位相はほとんど変化しないことが分かる。
【００６６】
これは、６逓倍波抑圧回路５ｅが４逓倍波抑圧回路５ｄよりも高周波トランジスタ６側に配置されているため、６逓倍波抑圧回路５ｅで反射された６逓倍波は伝送線路５７を通過せずに高周波トランジスタ６のドレインに到達するからである。また、伝送線路５７での位相変化量は周波数に比例するため、基本波の反射位相は２逓倍波および３逓倍波よりも伝送線路５７の影響を受けにくいからである。
【００６７】
図６は、４逓倍波抑圧回路５ｄにおける伝送線路５７の電気長と所望逓倍波との関係を示すグラフ図である。
【００６８】
同図を参照して、４逓倍波抑圧回路５ｄにおける伝送線路５７の電気長、すなわち４逓倍波の反射位相を変更することにより所望逓倍波である５逓倍波の電力が変化することが分かる。これは、４逓倍波抑圧回路５ｄで反射された４逓倍波が高周波トランジスタ６において他の周波数成分の信号と混合され、混合成分の一部が５逓倍波となるからである。また、これは、各不要波抑圧回路で反射された基本波、２逓倍波、３逓倍波および６逓倍波についても同様であり、伝送線路５１、伝送線路５３、伝送線路５５および伝送線路５９の電気長を変更しても５逓倍波の電力は変化する。
【００６９】
ここで、一般的にフィルタでは反射波の位相を調整することは困難であるが、本発明の第１の実施の形態に係る周波数逓倍器では、不要波抑圧部５における各不要波抑圧回路が、先端開放伝送線路またはトラップ回路よりも入力側に配置される伝送線路を含む構成であるため、不要波抑圧回路で反射される逓倍波の高周波トランジスタ６における反射位相を伝送線路の電気長を変更することによって調整することが可能である。また、前述のように本発明の第１の実施の形態に係る周波数逓倍器では、基本波および６逓倍波に対する反射位相を大きく変化させることなく、４逓倍波に対する反射位相を調整することができる。したがって、本発明の第１の実施の形態に係る周波数逓倍器では、高周波トランジスタ６において混合により生成される５逓倍波のレベルを調整することができ、周波数逓倍器の５逓倍波の出力レベルを向上させることができる。
【００７０】
ところで、特許文献１記載の３逓倍器では、不要逓倍波を十分に抑圧することができず、かつ回路規模が大きくなるという問題点があった。また、特許文献２記載の周波数逓倍器では、所望逓倍波を効率よく得ることができないという問題点があった。また、所望逓倍波の逓倍数よりも１つ大きい逓倍数の逓倍波、および所望逓倍波の逓倍数よりも１つ小さい倍数の逓倍波を十分に抑圧する急峻な周波数特性を実現するためには、一般的に通過損失が大きく、かつ面積の大きい帯域通過フィルタが必要となり、周波数逓倍器の回路規模が大きくなってしまうという問題点があった。
【００７１】
しかしながら、本発明の第１の実施の形態に係る周波数逓倍器では、所望逓倍波である５逓倍波よりも大きい逓倍数の逓倍波のうち、最もレベルの高い６逓倍波を抑圧する６逓倍波抑圧回路５ｅのみを備える構成であるため、所望逓倍波よりも大きい逓倍数の逓倍波のうち、所望逓倍波よりも１つ大きい逓倍数の逓倍波を抑圧すれば周波数逓倍器の出力特性として十分である場合に不要な回路を備えることがなく、周波数逓倍器の回路規模の増大を防ぐことができる。ただし、所望逓倍波よりも１つ大きい逓倍数の逓倍波を抑圧するだけでは十分でない場合には、所望逓倍数より２つ大きい逓倍数の逓倍波を抑圧する回路等をさらに備える構成であってもよい。
【００７２】
また、本発明の第１の実施の形態に係る周波数逓倍器では、不要波抑圧部５は、高周波トランジスタ６から出力された逓倍波信号のうち、基本波と、所望逓倍波である５逓倍波と周波数軸上において隣接する６逓倍波および４逓倍波とを少なくとも反射して抑圧するため、急峻な周波数特性を有する面積および通過損失の大きいフィルタを設ける必要がなくなるとともに、反射された不要逓倍波が高周波トランジスタ６において混合されることにより所望逓倍波のレベルが大きくなり、所望逓倍波を効率よく得ることができる。
【００７３】
また、たとえば１ＧＨｚの信号に対して１／４λの電気長を有する先端開放伝送線路では、電気長が３／４λに相当する３ＧＨｚの信号、５／４λに相当する５ＧＨｚの信号等、奇数次の逓倍波も反射される。ここで、特許文献２記載の周波数逓倍器では、基本波抑圧回路として先端開放伝送線路（オープンスタブ）を使用して基本波を抑圧する構成であるため、基本波のみならず基本波の奇数次の逓倍波が反射されてしまう。したがって、特許文献２記載の周波数逓倍器では、所望逓倍波が奇数次の逓倍波である場合には、所望逓倍波が減衰されてしまい、所望逓倍波を効率よく得ることができないという問題点がある。しかしながら、本発明の第１の実施の形態に係る周波数逓倍器では、基本波抑圧回路としてトラップ回路５０を使用して基本波を抑圧することにより、所望逓倍波である５逓倍波を減衰させることなく基本波を反射して抑圧することができ、所望逓倍波を効率よく得ることができる。
【００７４】
また、本発明の第１の実施の形態に係る周波数逓倍器では、不要波抑圧部５は、各不要逓倍波に対応する不要波抑圧回路を複数個備える。このような構成により、各不要波抑圧回路において各不要逓倍波をそれぞれ効率よく反射させることができ、また、高周波トランジスタ６における各不要逓倍波の反射位相を容易に調整することができるため、所望逓倍波を効率よく得ることができる。また、簡易な構成の不要波抑圧回路を単に縦続接続するだけで複数の不要逓倍波を反射することができるため、周波数逓倍器の回路構成の複雑化を防ぐことができる。
【００７５】
また、本発明の第１の実施の形態に係る周波数逓倍器では、各不要波抑圧回路は、不要波抑圧部５の入力から出力への方向に、対応する逓倍波の逓倍数が大きいものから順次配置される。このような構成により、位相の変化しやすい逓倍数の大きい逓倍波を前段の回路で反射させることで、逓倍数の大きい逓倍波が逓倍数の小さい逓倍波よりも少ない数の伝送線路を通るようになり、高周波トランジスタ６における反射位相の調整が容易になる。
【００７６】
また、本発明の第１の実施の形態に係る周波数逓倍器では、不要波抑圧部５が出力整合回路４の前段に配置される。このような構成により、高周波トランジスタ６へ到達する反射波のレベルが出力整合回路４の通過損失によって低下することを防ぎ、また、高周波トランジスタ６から不要波抑圧部５へ到達する各不要逓倍波のレベルが出力整合回路４の周波数特性によって小さくなることを防ぐことができるため、高周波トランジスタ６において混合により生成される５逓倍波のレベル低下、すなわち周波数逓倍器の５逓倍波の出力レベルの低下を防ぐことができる。
【００７７】
次に、本発明の他の実施の形態について図面を用いて説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。
【００７８】
＜第２の実施の形態＞
本実施の形態は、不要波抑圧部５の構成を変更した周波数逓倍器に関する。以下で説明する内容以外の構成および動作は第１の実施の形態に係る周波数逓倍器と同様である。
【００７９】
図７は、本発明の第２の実施の形態に係る周波数逓倍器の構成を示す回路図である。同図を参照して、この周波数逓倍器では、４逓倍波抑圧回路５ｄが含む伝送線路５７の長さを０として、先端開放伝送線路５６の信号ラインとの接続点、および先端開放伝送線路５８の信号ラインとの接続点を共通にしている。また、２逓倍波抑圧回路５ｂが含む伝送線路５３の長さを０として、トラップ回路５２の信号ラインとの接続点、およびトラップ回路５４の信号ラインとの接続点を共通にしている。
【００８０】
３逓倍波抑圧回路５ｃは、トラップ回路５４と、伝送線路５５とを含む。トラップ回路５４は、インダクタ５４ａと、キャパシタ５４ｂとを含む。伝送線路５５は、一端が先端開放伝送線路５６および先端開放伝送線路５８の接続点に接続され、他端がインダクタ５４ａと、２逓倍波抑圧回路５ｂにおけるインダクタ５２ａと、基本波抑圧回路５ａの入力とに接続される。キャパシタ５４ｂは、一端がインダクタ５４ａの他端に接続され、他端が接地電位に接続される。トラップ回路５４は、３逓倍波と略同一の周波数で共振する。言い換えると、トラップ回路５４は、インダクタ５４ａおよびキャパシタ５４ｂの共振により、信号ラインとの接続点、すなわち伝送線路５５との接続点を３逓倍波に対して略短絡とする。
【００８１】
また、トラップ回路５４が含むインダクタ５４ａおよびキャパシタ５４ｂは、トラップ回路５４が３逓倍波（１６．８ＧＨｚ）で共振するように、例えば、０．１８ｎＨおよび０．５ｐＦとする。
【００８２】
このように、本発明の第２の実施の形態に係る周波数逓倍器では、不要波抑圧部５は、高周波トランジスタ６から出力された逓倍波信号のうち、基本波と、所望逓倍波である５逓倍波と周波数軸上において隣接する６逓倍波および４逓倍波とを少なくとも反射して抑圧するため、本発明の第１の実施の形態に係る周波数逓倍器と同様に、急峻な周波数特性を有する面積および通過損失の大きいフィルタを設ける必要がなくなるとともに、反射された不要逓倍波が高周波トランジスタ６において混合されることにより所望逓倍波のレベルが大きくなり、所望逓倍波を効率よく得ることができる。
【００８３】
ところで、本発明の第１の実施の形態に係る周波数逓倍器では、３逓倍波に対して略１／４波長の長さを有する先端開放伝送線路５４を含む構成であるが、３逓倍波は周波数が比較的低いため、先端開放伝送線路５４が長くなり、回路面積が大きくなる。しかしながら、本発明の第２の実施の形態に係る周波数逓倍器では、３逓倍波抑圧回路５ｃは、先端開放伝送線路の代わりにトラップ回路５４を含む構成であり、回路の小型化を図ることができる。すなわち、本発明の第２の実施の形態に係る周波数逓倍器では、逓倍数が４以上の逓倍波に対応する不要波抑圧回路は先端開放伝送線路で構成し、逓倍数が４未満の逓倍波に対応する不要波抑圧回路はトラップ回路で構成することにより、周波数逓倍器の小型化を図ることができる。
【００８４】
また、本発明の第２の実施の形態に係る周波数逓倍器では、先端開放伝送線路５６の信号ラインとの接続点、および先端開放伝送線路５８の信号ラインとの接続点を共通にし、また、トラップ回路５２の信号ラインとの接続点、およびトラップ回路５４の信号ラインとの接続点を共通にすることにより、周波数逓倍器の小型化を図ることができる。また、周波数軸上において隣接する２逓倍波および３逓倍波は伝送線路での位相変化の差が小さいので、高周波トランジスタ６における反射位相の調整を共通化、すなわち同一の伝送線路で行ないやすい。これは、周波数の近い４逓倍波および６逓倍波についても同様である。したがって、高周波トランジスタ６における反射位相の調整に問題が生じない範囲であれば、２種類または３種類以上の逓倍数の逓倍波に対応する先端開放伝送線路およびトラップ回路について、信号ラインとの接続点を共通化することで、周波数逓倍器の小型化を図ることができる。
【００８５】
次に、本発明の他の実施の形態について図面を用いて説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。
【００８６】
＜第３の実施の形態＞
本実施の形態は、所望逓倍波を３逓倍波とする周波数逓倍器に関する。以下で説明する内容以外の構成および動作は第１の実施の形態に係る周波数逓倍器と同様である。
【００８７】
図８は、本発明の第３の実施の形態に係る周波数逓倍器の構成を示す回路図である。同図を参照して、この周波数逓倍器は、第１の実施の形態に係る周波数逓倍器に対して、不要波抑圧部５が、高周波トランジスタ６から出力された逓倍波信号のうち、４逓倍波、２逓倍波、および基本波をそれぞれ反射して抑圧する、４逓倍波抑圧回路５ｄと、２逓倍波抑圧回路５ｂと、基本波抑圧回路５ａとを含む。４逓倍波抑圧回路５ｄは、伝送線路５７と、４逓倍波に対して略１／４波長の長さを有する先端開放伝送線路５６とを含む。伝送線路５７は、一端が高周波トランジスタ６のドレインに接続され、他端が先端開放伝送線路５６と、２逓倍波抑圧回路５ｂの入力とに接続される。
【００８８】
２逓倍波抑圧回路５ｂは、トラップ回路５２と、伝送線路５３とを含む。トラップ回路５２は、インダクタ５２ａと、キャパシタ５２ｂとを含む。伝送線路５３は、一端が４逓倍波抑圧回路５ｄの出力に接続され、他端がインダクタ５２ａと、基本波抑圧回路５ａの入力とに接続される。キャパシタ５２ｂは、一端がインダクタ５２ａの他端に接続され、他端が接地電位に接続される。
【００８９】
基本波抑圧回路５ａは、トラップ回路５０を含む。トラップ回路５０は、インダクタ５０ａと、キャパシタ５０ｂとを含む。インダクタ５０ａは、一端が２逓倍波抑圧回路５ｂの出力と、出力整合回路４の入力とに接続される。キャパシタ５０ｂは、一端がインダクタ５０ａの他端に接続され、他端が接地電位に接続される。
【００９０】
以下、入力信号、すなわち基本波周波数を９．０ＧＨｚとした場合の周波数逓倍器の特性について説明する。
【００９１】
この場合、伝送線路５７の長さを３逓倍波（２７．０ＧＨｚ）に対する電気長で５°、伝送線路５３の長さを３逓倍波に対する電気長で５°とする。また、各伝送線路の特性インピーダンスを、すべて５０Ωとする。
【００９２】
また、トラップ回路５２が含むインダクタ５２ａおよびキャパシタ５２ｂは、２逓倍波（１８．０ＧＨｚ）で共振するように、例えば、０．１８ｎＨおよび０．４３ｐＦとする。また、トラップ回路５０が含むインダクタ５０ａおよびキャパシタ５０ｂは、基本波（９．０ＧＨｚ）で共振するように、例えば、０．３５ｎＨおよび０．９ｐＦとする。
【００９３】
本発明の第３の実施の形態に係る周波数逓倍器では、基本波抑圧回路としてトラップ回路５０を使用して基本波を抑圧することにより、所望逓倍波である３逓倍波を減衰させることなく基本波を反射および抑圧することができ、所望逓倍波を効率よく得ることができる。
【００９４】
図９は、周波数逓倍器の出力電力スペクトルを示すグラフ図である。同図では、入力電力を３ｄＢｍとした場合の出力電力について、本発明の第３の実施の形態に係る周波数逓倍器と、この周波数逓倍器に対して４逓倍波抑圧回路５ｄを備えない周波数逓倍器とを比較している。
【００９５】
同図を参照して、いずれの周波数逓倍器においても２逓倍波（１８．０ＧＨｚ）の信号成分を大きく抑圧している。また、４逓倍波抑圧回路５ｄを備える構成の方が４逓倍波抑圧回路５ｄを備えない構成よりも４逓倍波（３６．０ＧＨｚ）の信号成分を大きく抑圧することができ、また、所望逓倍波である３逓倍波（２７．０ＧＨｚ）の信号成分を大きくすることができる。
【００９６】
このように、本発明の第３の実施の形態に係る周波数逓倍器では、不要波抑圧部５は、高周波トランジスタ６から出力された逓倍波信号のうち、基本波と、所望逓倍波である３逓倍波と周波数軸上において隣接する４逓倍波および２逓倍波とを反射して抑圧するため、本発明の第１の実施の形態に係る周波数逓倍器と同様に、急峻な周波数特性を有する面積および通過損失の大きいフィルタを設ける必要がなくなるとともに、反射された不要逓倍波が高周波トランジスタ６において混合されることにより所望逓倍波のレベルが大きくなり、所望逓倍波を効率よく得ることができる。
【００９７】
また、本発明の第３の実施の形態に係る周波数逓倍器では、トラップ回路５２の信号ラインとの接続点、およびトラップ回路５０の信号ラインとの接続点を共通にすることにより、回路の小型化を図ることができる。
【００９８】
なお、本発明の第３の実施の形態に係る周波数逓倍器では、伝送線路５７および伝送線路５３の長さを３逓倍波に対する電気長で５°とすることにより、不要波抑圧部５の４逓倍波、２逓倍波および基本波に対する反射位相をほぼ同じ値、より詳細には略１７０°としている。しかしながら、このような構成に限定するものではなく、さらに３逓倍波の出力レベルが大きくなるように伝送線路５７および伝送線路５３の長さを調節して他の電気長とする構成であってもよい。
【００９９】
また、本発明の第３の実施の形態に係る周波数逓倍器では、基本波抑圧回路５ａは、トラップ回路５０のみを含む構成であるとしたが、これに限定するものではなく、第１の実施の形態に係る周波数逓倍器における基本波抑圧回路５ａと同様に、伝送線路５１を含む構成であってもよい。
【０１００】
次に、本発明の他の実施の形態について図面を用いて説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。
【０１０１】
＜第４の実施の形態＞
本実施の形態は、第１の実施の形態に係る周波数逓倍器に対して、さらに所望逓倍波を増幅する回路を備えた周波数逓倍器に関する。以下で説明する内容以外の構成および動作は第１の実施の形態に係る周波数逓倍器と同様である。
【０１０２】
図１０は、本発明の第４の実施の形態に係る周波数逓倍器の構成を示す回路図である。同図を参照して、この周波数逓倍器は、たとえば第１の実施の形態に係る周波数逓倍器である周波数逓倍回路部８と、増幅回路部９と、入力端子１と、出力端子２０とを備える。
【０１０３】
増幅回路部９は、周波数逓倍回路部８の出力信号を増幅する。
図１１は、増幅回路部９の構成を示す機能ブロック図である。同図を参照して、増幅回路部９は、１個または複数個の増幅器９ａと、増幅器（不要波抑圧用増幅器）９ｂとを含む。
【０１０４】
図１２は、増幅器９ｂの構成を詳細に示す増幅回路部９の回路図である。同図を参照して、増幅器９ｂは、入力整合回路９１と、出力整合回路９２と、増幅素子９３と、伝送線路９４〜９５と、先端開放伝送線路９６〜９７とを備える。増幅器９ｂは、増幅回路部９において縦続接続される複数個の増幅器のうち、最終段の増幅器、すなわち周波数逓倍器の出力に最も近い増幅器である。
【０１０５】
入力整合回路９１は、前段の増幅器９ａから受けた所望逓倍波に対して整合を行なう。入力整合回路９１は、キャパシタ９１ａと、伝送線路９１ｂと、インダクタ９１ｃと、キャパシタ９１ｄと、ゲート直流電圧供給端子９１ｅとを含む。
【０１０６】
キャパシタ９１ａの一端が前段の増幅器９ａの出力に接続され、他端が伝送線路９１ｂと、インダクタ９１ｃの一端とに接続される。伝送線路９１ｂの他端が先端開放伝送線路９６と、伝送線路９５とに接続される。インダクタ９１ｃの他端がゲート直流電圧供給端子９１ｅと、キャパシタ９１ｄの一端とに接続される。キャパシタ９１ｄの他端が接地電位に接続される。
【０１０７】
ゲート直流電圧供給端子９１ｅからインダクタ９１ｃ、伝送線路９１ｂおよび伝送線路９５を介して高周波トランジスタ９３のゲートに直流バイアスが供給される。
【０１０８】
伝送線路９５は、一端が入力整合回路９１の出力と、先端開放伝送線路９６とに接続され、他端が高周波トランジスタ９３のゲートに接続される。
【０１０９】
先端開放伝送線路９６は、第１の周波数に対して略１／４波長の長さを有する。先端開放伝送線路９６および伝送線路９５の接続点で第１の周波数の信号が反射される。
【０１１０】
増幅素子９３は、たとえば高周波トランジスタであり、入力整合回路９１で整合された信号を増幅して出力する。
【０１１１】
高周波トランジスタ９３は、ソースが伝送線路９４を介して接地され、出力端子（ドレイン）が出力整合回路９２の入力に接続される。高周波トランジスタ９３のソースを接地することにより、高周波トランジスタ９３のゲインが大きくなり、周波数逓倍回路部８の出力する所望逓倍波を効率よく増幅することができる。
【０１１２】
さらに、高周波トランジスタ９３のソースに伝送線路７を接続して接地することにより、高周波トランジスタ９３の入力における反射係数を小さくすることができ、周波数逓倍回路部８の出力する所望逓倍波に対する利得を損なうことなく、入力整合回路を容易に構成することができる。また、高周波トランジスタ９３の遮断周波数を低下させることにより、高周波トランジスタ９３の不要な高周波帯域に対する利得を低下させて発振を防止することができ、高周波トランジスタ９３の動作を安定化させることができる。
【０１１３】
先端開放伝送線路９７は、第１の周波数と異なる第２の周波数に対して略１／４波長の長さを有する。先端開放伝送線路９７および伝送線路９２ｃの接続点で第２の周波数の信号が反射される。ここで、第１の周波数および第２の周波数は、所望逓倍波以外の周波数であればよい。
【０１１４】
出力整合回路９２は、高周波トランジスタ９３で増幅された所望逓倍波に対して整合を行ない、出力端子２０から外部へ出力する。出力整合回路９２は、伝送線路９２ａ，９２ｃ，９２ｄと、キャパシタ９２ｂ，９２ｆ，９２ｇと、ドレイン直流電圧供給端子９２ｅとを含む。
【０１１５】
伝送線路９２ｃの一端が高周波トランジスタ９３の出力と、先端開放伝送線路９７と、伝送線路９２ａの一端とに接続され、他端が伝送線路９２ｄの一端と、キャパシタ９２ｇの一端とに接続される。伝送線路９２ａの他端にキャパシタ９２ｂの一端が接続される。伝送線路９２ｄの他端にドレイン直流電圧供給端子９２ｅと、キャパシタ９２ｆの一端とが接続される。キャパシタ９２ｇの他端に出力端子２０が接続される。キャパシタ９２ｂおよびキャパシタ９２ｆの他端に接地電位が接続される。
【０１１６】
ドレイン直流電圧供給端子９２ｅから伝送線路９２ｄおよび伝送線路９２ｃを介して、高周波トランジスタ９３のドレイン端子に直流バイアスが供給される。
【０１１７】
増幅器９ｂでは、周波数逓倍回路部８から受けた所望逓倍波が増幅素子９３によって増幅される。また、先端開放伝送線路９６によって第１の周波数の信号が反射され、先端開放伝送線路９７によって第２の周波数の信号が反射されるため、第１の周波数および第２の周波数に減衰極が形成される。したがって、本発明の第４の実施の形態に係る周波数逓倍器では、周波数逓倍回路部８から出力される所望逓倍波を増幅するとともに、周波数逓倍回路部８から出力される不要逓倍波を選択的に抑圧することができる。
【０１１８】
たとえば、周波数逓倍回路部８で抑圧されずに出力される高次の逓倍波の中で、電力の大きい２種類の逓倍波が第１の周波数および第２の周波数となるように先端開放伝送線路９６および先端開放伝送線路９７の長さを調整することにより、周波数逓倍器の出力特性を向上させることができる。また、周波数逓倍回路部８から出力される不要逓倍波を抑圧するために通過損失および回路面積が大きなフィルタを備える必要がなくなり、周波数逓倍器の増大を防ぐことができる。
【０１１９】
なお、入力整合回路９１および出力整合回路９２は、増幅器９ｂの入力信号および出力信号のインピーダンス不整合による損失が無視できる程度である場合、および周波数逓倍器が使用される装置等にインピーダンス不整合による損失を低減する構成が備えられている場合には、入力整合回路９１および出力整合回路９２の少なくともいずれか一方を備えない構成であってもよい。
【０１２０】
また、第１の周波数および第２の周波数を、増幅回路部９が含む増幅器の利得帯域幅における下限周波数の略２倍の周波数、および増幅回路部９が含む増幅器の利得帯域幅における上限周波数の略２倍の周波数となるように先端開放伝送線路９６および先端開放伝送線路９７の長さを調整する構成であってもよい。このような構成により、増幅器の非線形性による２次高調波の発生を抑制することができる。ここで、利得帯域幅とは、増幅器の出力が所定ゲイン以上となる周波数範囲のことであり、たとえば３ｄＢ帯域幅、すなわち増幅器の周波数特性の平坦部（ほぼ最大のゲインが得られる範囲）から３ｄＢ低下する周波数範囲が該当する。
【０１２１】
また、増幅器９ｂは、増幅回路部９において縦続接続される複数個の増幅器のうち、周波数逓倍器の出力に最も近い増幅器である。このような構成により、周波数逓倍回路部８から出力される不要波だけでなく、増幅器９ｂよりも前段の増幅器９ａから出力される不要波も抑圧することができる。
【０１２２】
本発明の第４の実施の形態に係る周波数逓倍器では、増幅回路部９は、１個または複数個の増幅器９ａと、増幅器９ｂとを含む構成であるとしたが、これに限定するものではない。増幅回路部９が増幅器９ｂのみを含む構成とすることができる。このような構成でも、周波数逓倍回路部８が出力する不要波および増幅器９ｂが含む高周波トランジスタ９３が出力する２次高調波を抑圧することができる。
【０１２３】
図１３は、１個の増幅器９ａと、増幅器９ｂとを含む増幅回路部９の周波数特性の一例を示すグラフ図である。ここで、｜Ｓ１１｜は入力リターンロス特性、｜Ｓ２１｜は利得特性、｜Ｓ２２｜は出力リターンロス特性、Ｆ１は先端開放伝送線路９６によって反射される信号の周波数（第１の周波数）、Ｆ２は先端開放伝送線路９７によって反射される信号の周波数（第２の周波数）である。
【０１２４】
同図を参照して、先端開放伝送線路９６および先端開放伝送線路９７によって第１の周波数および第２の周波数に減衰極が形成されることが分かる。
【０１２５】
また、同図は増幅回路部９を第３の実施の形態に係る周波数逓倍器、すなわち基本波が９ＧＨｚの３逓倍器に適用したものであり、３逓倍波の周波数である２７ＧＨｚを増幅し、不要波抑圧部５において抑圧処理が行われない５逓倍波（４５ＧＨｚ）および６逓倍波（５４ＧＨｚ）が減衰するように構成されている。
【０１２６】
次に、本発明の他の実施の形態について図面を用いて説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。
【０１２７】
＜第５の実施の形態＞
本実施の形態は、本発明の実施の形態に係る周波数逓倍器を備えた無線通信装置に関する。
【０１２８】
図１４は、本発明の第５の実施の形態に係る無線通信装置の構成を示す回路図である。同図を参照して、無線通信装置である無線送信装置３０１は、変調回路１３１と、ミキサ１３２と、第１〜第４の実施の形態に係る周波数逓倍器のいずれかである周波数逓倍器１３６と、位相同期発振器１３７と、帯域通過フィルタ１３３と、増幅器１３４と、アンテナ１３５とを備える。
【０１２９】
また、無線通信装置である無線受信装置３０２は、アンテナ１４５と、増幅器１４４と、帯域通過フィルタ１４３と、ミキサ１４２と、位相同期発振器１４７と、第１〜第４の実施の形態に係る周波数逓倍器のいずれかである周波数逓倍器１４６と、復調回路１４１とを備える。
【０１３０】
無線送信装置３０１において、変調回路１３１は、ベースバンド信号入力端子１３０に入力されたベースバンド信号から中間周波数の変調信号を生成する。変調回路１３１で生成された中間周波信号は、ミキサ１３２の中間周波信号入力端子に入力される。
【０１３１】
一方、位相同期発振器１３７から出力された信号は周波数逓倍器１３６により逓倍され、局部発振信号としてミキサ１３２の局部発振信号入力端子に入力される。中間周波信号は、ミキサ１３２により局部発振信号と混合され、高周波信号に上昇変換（アップコンバート）される。ミキサ１３２において発生する信号のうち、所望の高周波信号のみが帯域通過フィルタ１３３を通過し、増幅器１３４により増幅され、アンテナ１３５より高周波電波１５０として放射される。
【０１３２】
無線送信装置３０１から放射された高周波電波１５０は、無線受信装置３０２におけるアンテナ１４５により受信され、増幅器１４４で増幅される。
【０１３３】
さらに、所望の高周波信号のみが帯域通過フィルタ１４３を通過し、ミキサ１４２の高周波信号入力端子に入力される。
【０１３４】
一方、位相同期発振器１４７から出力された信号は周波数逓倍器１４６により逓倍され、局部発振信号としてミキサ１４２の局部発振信号入力端子に入力される。高周波信号は、ミキサ１４２により局部発振信号と混合され、中間周波信号に下降変換（ダウンコンバート）される。ミキサ１４２から出力される中間周波信号は、復調回路１４１に入力され、所望のベースバンド信号に変換される。
【０１３５】
したがって、本発明の第５の実施の形態に係る無線通信装置では、周波数逓倍器１３６および周波数逓倍器１４６を、本発明の第１〜第４の実施の形態に係る周波数逓倍器のいずれかとすることにより、ミキサ１３２およびミキサ１４２への不要波の入力が抑圧されるため、小型で不要放射の少ない無線通信装置を実現することができる。
【０１３６】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【図面の簡単な説明】
【０１３７】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る周波数逓倍器の構成を示す機能ブロック図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態に係る周波数逓倍器の構成の他の例を示す機能ブロック図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態に係る周波数逓倍器の一例を示す回路図である。
【図４】周波数逓倍器の出力電力スペクトルを示すグラフ図である。
【図５】本発明の第１の実施の形態に係る周波数逓倍器における不要波抑圧部５の反射特性を示すグラフ図である。
【図６】４逓倍波抑圧回路５ｄにおける伝送線路５７の電気長と所望逓倍波との関係を示すグラフ図である。
【図７】本発明の第２の実施の形態に係る周波数逓倍器の構成を示す回路図である。
【図８】本発明の第３の実施の形態に係る周波数逓倍器の構成を示す回路図である。
【図９】周波数逓倍器の出力電力スペクトルを示すグラフ図である。
【図１０】本発明の第４の実施の形態に係る周波数逓倍器の構成を示す回路図である。
【図１１】増幅回路部９の構成を示す機能ブロック図である。
【図１２】増幅器９ｂの構成を詳細に示す増幅回路部９の回路図である。
【図１３】１個の増幅器９ａと、増幅器９ｂとを含む増幅回路部９の周波数特性の一例を示すグラフ図である。
【図１４】本発明の第５の実施の形態に係る無線通信装置の構成を示す回路図である。
【符号の説明】
【０１３８】
１  入力端子、２，２０  出力端子、３，９１  入力整合回路、４，９２  出力整合回路、５  不要波抑圧部、５ａ  基本波抑圧回路、５ｂ  ２逓倍波抑圧回路、５ｃ  ３逓倍波抑圧回路、５ｄ  ４逓倍波抑圧回路、５ｅ  ６逓倍波抑圧回路、６  高周波トランジスタ（非線形素子）、７，４２，４４，５１，５３，５５，５６，５７，５９，９１ｂ，９２ａ，９２ｃ，９２ｄ，９４，９５  伝送線路、８  周波数逓倍回路部、９  増幅回路部、９ａ  増幅器、９ｂ  増幅器（不要波抑圧用増幅器）、３２，３４，４３，４５，５０ｂ，５２ｂ，５４ｂ，９１ａ，９１ｄ  キャパシタ、３３，３５，５０ａ，５２ａ，５４ａ，９１ｃ，９２ｂ，９２ｆ，９２ｇ  インダクタ、３６  抵抗、３９，９１ｅ  ゲート直流電圧供給端子、４６，９７  先端短絡伝送線路、４９，９２ｅ  ドレイン直流電圧供給端子、５４，５６，５８，９６，９７  先端開放伝送線路、５０，５２，５４  トラップ回路、９３  増幅素子、１３１  変調回路、１３２，１４２  ミキサ、１３３，１４３  帯域通過フィルタ、１３４，１４４  増幅器、１３５，１４５  アンテナ、１３６，１４６  周波数逓倍器、１３７，１４７  位相同期発振器、１４１  復調回路、３０１  無線送信装置（無線通信装置）、３０２  無線受信装置（無線通信装置）。
【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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