(57)【要約】【課題】出力電力や効率、有効な周波数帯域幅の劣化を抑えること【解決手段】この合成器は、一端が接地され他端に第１差動入力信号の正入力端が接続される第１線路と、一端が接地され他端に第１差動入力信号の負入力端が接続される第２線路と、第１線路と並行して形成され第１線路の一端と対応する側の一端が開放された第３線路と、第２線路と並行して形成され第２線路の一端と対応する側の一端が単相出力をなすとともに他端が第３の線路の他端と接続された第４線路と、を有する第１バランと、一端が接地され他端に第２差動入力信号の正入力端が接続される第５線路と、一端が接地され他端に第２差動入力信号の負入力端が接続される第６線路と、第５線路と並行して形成され第５線路の一端と対応する側の一端が開放された第７線路と、第６線路と並行して形成され第６線路の一端と対応する側の一端が単相出力と接続されるとともに他端が第７線路の他端と接続された第８線路と、を有する第２バランとを具備する。【選択図】図１
2009260444.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一端が接地され他端に第１の差動入力信号の正入力端が接続される第１の線路と、一端が接地され他端に前記第１の差動入力信号の負入力端が接続される第２の線路と、前記第１の線路と並行して形成され前記第１の線路の前記一端と対応する側の一端が開放された第３の線路と、前記第２の線路と並行して形成され前記第２の線路の前記一端と対応する側の一端が単相出力をなすとともに他端が前記第３の線路の他端と接続された第４の線路と、を有する第１のバランと、
一端が接地され他端に第２の差動入力信号の正入力端が接続される第５の線路と、一端が接地され他端に前記第２の差動入力信号の負入力端が接続される第６の線路と、前記第５の線路と並行して形成され前記第５の線路の前記一端と対応する側の一端が開放された第７の線路と、前記第６の線路と並行して形成され前記第６の線路の前記一端と対応する側の一端が前記単相出力と接続されるとともに他端が前記第７の線路の他端と接続された第８の線路と、を有する第２のバランと、
を具備したことを特徴とする合成器。
【請求項２】
前記第１ないし第８の線路は、合成信号の波長λの四分の一の線路長を有することを特徴とする請求項１記載の合成器。
【請求項３】
前記第１の線路は前記第３の線路と電磁結合し、前記第２の線路は前記第４の線路と電磁結合し、前記第５の線路は前記第７の線路と電磁結合し、前記第６の線路は前記第８の線路と電磁結合することを特徴とする請求項１記載の合成器。
【請求項４】
請求項１記載の合成器と、
前記第１のバランに第１の差動入力信号を与える第１の増幅部と、
前記第２のバランに第２の差動入力信号を与える第２の増幅部と、
を具備したことを特徴とする増幅器。
【請求項５】
ベースバンド信号をＲＦ信号に変換するためのローカル信号を生成する局部発振部と、
前記ベースバンド信号と前記ローカル信号とを乗算して前記ＲＦ信号を生成する乗算器と、
請求項２記載の増幅器と、
前記乗算器により生成されたＲＦ信号を前記増幅器の第１の増幅部および第２の増幅部に分配する分配器と、
を具備したことを特徴とする送信機。
【請求項６】
前記第１のバランは、
前記第３の線路と並行して形成され、前記第３の線路の開放された前記一端と対応する側の一端が接地され、他端に第３の差動入力信号の正入力端が接続される第９の線路と、
前記第４の線路と並行して形成され、前記第４の線路の前記単相出力をなした前記一端と対応する側の一端が接地され、他端に前記第３の差動入力信号の負入力端が接続される第１０の線路と、をさらに有し、
前記第２のバランは、
前記第７の線路と並行して形成され、前記第７の線路の開放された前記一端と対応する側の一端が接地され、他端に第４の差動入力信号の正入力端が接続される第１１の線路と、
前記第８の線路と並行して形成され、前記第８の線路の前記単相出力をなした前記一端と対応する側の一端が接地され、他端に前記第４の差動入力信号の負入力端が接続される第１２の線路と、をさらに有すること
を特徴とする請求項１ないし５のいずれか１項に記載の合成器。
【請求項７】
分布定数回路からなり平衡入力を不平衡出力に変換する複数のバランと、
前記バランの前記不平衡出力のうち位相が等しい不平衡出力同士を接続した出力部と
を具備したことを特徴とする合成器。
【請求項８】
一端が接地され他端に第１の差動入力信号の正入力端が接続される第１の線路と、一端が接地され他端に前記第１の差動入力信号の負入力端が接続される第２の線路と、前記第１の線路と並行して形成され前記第１の線路の前記一端と対応する側の一端が開放された第３の線路と、前記第２の線路と並行して形成され前記第２の線路の前記一端と対応する側の一端が差動出力の正出力をなすとともに他端が前記第３の線路の他端と接続された第４の線路と、を有する第１のバランと、
一端が接地され他端に第２の差動入力信号の正入力端が接続される第５の線路と、一端が接地され他端に前記第２の差動入力信号の負入力端が接続される第６の線路と、前記第５の線路と並行して形成され前記第５の線路の前記一端と対応する側の一端が前記差動出力の負出力をなす第７の線路と、前記第６の線路と並行して形成され前記第６の線路の前記一端と対応する側の一端が前記差動出力の正出力と接続されるとともに他端が前記第７の線路の他端と接続された第８の線路と、を有する第２のバランと、
一端が接地され他端に第３の差動入力信号の正入力端が接続される第９の線路と、一端が接地され他端に前記第３の差動入力信号の負入力端が接続される第１０の線路と、前記第９の線路と並行して形成され前記第９の線路の前記一端と対応する側の一端が前記差動出力の負出力と接続された第１１の線路と、前記第１０の線路と並行して形成され前記第１０の線路の前記一端と対応する側の一端が開放されるとともに他端が前記第１１の線路の他端と接続された第１２の線路と、を有する第３のバランと、
を具備したことを特徴とする合成器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば電力合成に好適な合成器、増幅器および送信機に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、無線送信機は、アンテナに所定の電力の信号を送り込むための電力増幅器（PA: Power Amplifier）を備えている。特に高出力が必要な場合には、トランジスタなどの増幅素子の特性上電圧振幅に制限があるため、複数の電力増幅器を並列接続して、それぞれの増幅出力を電力合成して所望の出力を得ることが行われている（例えば非特許文献１参照）。非特許文献１には、４つの差動増幅器と４つのトランスを備えた電力合成による電力増幅器の例が記載されている。
【０００３】
非特許文献１記載の電力増幅器では、増幅出力を合成するトランスの２次側（出力側）が全て直列に接続されるため、２次側における直列線路長が長くなる。そのため、直列抵抗や基板抵抗による損失が大きくなるとともに、有効な周波数帯域幅も狭くなってしまう。すなわち、電力合成器での損失が大きくなり、結果的にこの電力合成器を用いた電力増幅器の出力電力や効率、有効な周波数帯域幅が劣化してしまうという問題があった。
【非特許文献１】I. Aoki, et., al., “Fully Integrated CMOS Power Amplifier Design Using the Distributed Active-Transformer Architecture”, IEEE JSSC, Vol. 37, No. 3, Mar. 2002, pp. 371-383.
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
このように、従来の合成器、増幅器および送信機では、出力電力や効率、有効な周波数帯域幅が劣化するという問題がある。本発明はこのような課題を解決するためになされたもので、低損失、広帯域な合成器を実現するとともに、高出力、高効率、広帯域な増幅器および送信機を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記した目的を達成するために、本発明の一つの態様に係る合成器、増幅器、送信機は、一端が接地され他端に第１の差動入力信号の正入力端が接続される第１の線路と、一端が接地され他端に第１の差動入力信号の負入力端が接続される第２の線路と、第１の線路と並行して形成され第１の線路の一端と対応する側の一端が開放された第３の線路と、第２の線路と並行して形成され第２の線路の一端と対応する側の一端が単相出力をなすとともに他端が第３の線路の他端と接続された第４の線路と、を有する第１のバランと、一端が接地され他端に第２の差動入力信号の正入力端が接続される第５の線路と、一端が接地され他端に第２の差動入力信号の負入力端が接続される第６の線路と、第５の線路と並行して形成され第５の線路の一端と対応する側の一端が開放された第７の線路と、第６の線路と並行して形成され第６の線路の一端と対応する側の一端が単相出力と接続されるとともに他端が第７の線路の他端と接続された第８の線路と、を有する第２のバランと、を具備している。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、出力電力や効率、有効な周波数帯域幅の劣化を抑えることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
本発明は、合成器の直列線路長を短くするとともに周波数特性を向上させるため、マーチャントバラン（Marchand Balun）を用いて合成器を実現している。マーチャントバランは、分布定数回路からなり差動入力（平衡入力）を単相出力（不平衡出力）に変換することのできるバランである。本発明の実施形態では、マーチャントバランを複数備え、互いに位相が等しくなる単相出力同士を接続させて合成出力とすることで、合成器を実現している。
【０００８】
（第１の実施形態）
以下本発明の一つの実施形態を、図面を参照して詳細に説明する。図１は、本発明の一つの実施形態に係る送信機の構成を示すブロック図である。図１に示すように、この実施形態に係る送信機１は、フィルタ５０・５１、ＰＬＬ６０、移相器６１、乗算器７０・７１、分配器８０、増幅器ＡＭＰ１・ＡＭＰ２、および合成器９０を備えている。
【０００９】
フィルタ５０および５１は、それぞれ図示しない信号処理部から送られるＩ・Ｑチャンネルのベースバンド信号から高周波成分をカットするフィルタである。ＰＬＬ６０は、ベースバンド信号からＲＦ信号へ変換するローカル信号を生成するための局部発振器である。移相器６１は、ＰＬＬ６０が発振したローカル信号の一部をπ／２移相させて、原ローカル信号と移相されたローカル信号とをそれぞれ乗算器７０および７１に送る。
【００１０】
乗算器７０は、移相器６１から受け取ったローカル信号とフィルタ５０を通過したＩチャンネルのベースバンド信号とを乗算してＲＦ信号に周波数変換する。同様に、乗算器７１は、移相器６１から受け取った移相されたローカル信号とフィルタ５１を通過したＱチャンネルのベースバンド信号とを乗算してＲＦ信号に周波数変換する。乗算器７０および７１により周波数変換された２つのＲＦ信号は、合成されて分配器８０に送られる。
【００１１】
フィルタ５０・５１から乗算器７０・７１までの構成は、ダイレクトコンバージョン方式の例であり、他の方式によってＲＦ信号を生成してもかまわない。
【００１２】
分配器８０は、受け取ったＲＦ信号を分配する。分配器８０の分配は、電力増幅を並列的に行うためのものであるから、極力均等に分配することが好ましい。増幅器ＡＭＰ１およびＡＭＰ２は、分配器８０により分配された二つのＲＦ信号それぞれを所定の電力まで増幅する。増幅器ＡＭＰ１およびＡＭＰ２の動作は、ＲＦ信号の変調方式によってＡ〜Ｃ級やＤ〜Ｆ級などとすることができるが、この実施形態では電力合成するため共通の動作方式とする。また、この実施形態では、増幅器ＡＭＰ１およびＡＭＰ２は、出力信号を差動信号（平衡信号）として出力する。
【００１３】
合成器９０は、増幅器ＡＭＰ１およびＡＭＰ２の増幅信号（第１の差動入力信号・第２の差動入力信号）を合成する。合成器９０は、第１バラン１０および第２バラン２０を備えている。合成器９０は、合成したＲＦ信号を単相信号（不平衡信号）として出力する。
【００１４】
第１および第２バラン１０・２０は、分布定数回路により構成されたマーチャントバランである。第１バラン１０は、一端（図中ａ。以下同様。）が接地され、他端（ｂ）が増幅器ＡＭＰ１の正出力（正極側の増幅出力）と接続されたλ／４長の第１線路１１（結合線路）と、一端（ｃ）が接地され、他端（ｄ）が増幅器ＡＭＰ１の負出力（負極側の増幅出力）と接続されたλ／４長の第２線路１２と、第１線路１１と並行して形成され第１線路１１の接地された一端（ａ）と対応する側の一端（ｅ）が開放されたλ／４長の第３線路１３と、第２線路１２と並行して形成され第２線路１２の接地された一端（ｃ）と対応する側の一端（ｇ）がＲＦ出力（ＲＦｏｕｔ）と接続されるとともに、他端（ｈ）が第３線路１３の他端（ｆ）と接続されたλ／４長の第４線路１４とを有している。そして、第１線路１１と第３線路１３は電磁的に結合し、第２線路１２と第４線路１４は電磁的に結合している。第３線路１３の他端（ｆ）と第４線路１４の他端（ｈ）とは、直接一体的に形成されてもよいし、線路を介して接続されてもかまわない。ここでλは、合成する信号の波長である。
【００１５】
同様に、第２バラン２０は、一端（ｉ）が接地され他端（ｊ）が増幅器ＡＭＰ２の正出力と接続されたλ／４長の第５線路２１と、一端（ｋ）が接地され他端（ｌ）が増幅器ＡＭＰ２の負出力と接続されたλ／４長の第６線路２２と、第５線路２１と並行して形成され第５線路２１の接地された一端と対応する側の一端（ｍ）が開放された第７線路２３と、第６線路２２と並行して形成され第６線路２２の接地された一端と対応する側の一端（ｏ）がＲＦ出力と接続されるとともに、他端（ｐ）が第７線路２３の他端（ｎ）と接続されたλ／４長の第８線路２４とを有している。第１バラン１０と同様に、第５線路２１と第７線路２３は電磁的に結合し、第６線路２２と第７線路２４は電磁的に結合している。第７線路２３の他端と第８線路２４の他端とは、直接一体的に形成されてもよいし、線路を介して接続されてもかまわない。
【００１６】
第１バラン１０および第２バラン２０は、図示しない誘電体基板上にストリップ上に形成された導体層からなり、線路間の電磁的結合は、当該線路同士を所定の距離まで近接させることにより実現される。なお、電磁的に結合させる線路同士を異なる基板上に形成して層構造を構成し、基板面の垂直方向に結合させてもかまわない。
【００１７】
図１に示すように、第１バラン１０および第２バラン２０では、第１線路１１の他端（ｂ）および第２線路１２の他端（ｄ）、ならびに第５線路２１の他端（ｊ）および第６線路２２の他端（ｌ）が、差動端子として機能する。一方ＲＦ出力は、グラウンドとともに用いる単相端子である。
【００１８】
この実施形態の送信機１では、乗算器７０・７１から出力され合成されたＲＦ信号は、分配器８０により二つに分配されて二つの増幅器ＡＭＰ１およびＡＭＰ２に入力される。増幅器ＡＭＰ１およびＡＭＰ２は、所定の電力までＲＦ信号を増幅して、差動出力として第１バラン１０および第２バラン２０のそれぞれの差動端子に入力する。第１バラン１０および第２バラン２０は、位相が等しい単相出力端子どうしが接続されているから、増幅器ＡＭＰ１およびＡＭＰ２それぞれで増幅されたＲＦ信号は合成されてＲＦ出力ＲＦｏｕｔから出力される。
【００１９】
この実施形態の合成器、増幅器、送信機によれば、単相端子を出力から直列に接続して合成する場合と比較して、出力端子から直列に接続された線路長を短くすることができる。すなわち、直列抵抗や基板抵抗による合成器の損失を低減できるとともに、周波数帯域を広くすることができる。その結果、増幅器・送信機全体としての高出力化、高効率化、広帯域化が可能となる。
【００２０】
ここで、図２を参照して、この実施形態の合成器９０の動作原理を詳細に説明する。図２Ａないし２Ｄは、この実施形態の合成器９０の動作原理を説明する概念図である。
【００２１】
まず第１バラン１０について図２Ａを参照して、増幅器ＡＭＰ１の正出力の位相を０度として考える。増幅器ＡＭＰ１の正出力が接続された側の第１線路１１の端部（ｂ）における位相を０度とすると、第１線路１１のもう一方の端部（ａ）は接地されているから、該接地側端部（ａ）において位相が９０度進む。第１線路１１と第３線路１３とは電磁結合しているから、第１線路１１の当該端部（ａ）と対応する側の第３線路１３の開放端（ｅ）の位相も９０度となり、もう一方の端部（ｆ）の位相は０度となる。そうすると、端部（ｈ）が第３線路１３の他端（ｆ）に接続された第４線路のもう一方の端部（ｇ）ではさらに９０度位相が遅れて−９０度（２７０度）となる。すなわち、ＲＦ出力での位相は、増幅器ＡＭＰ１の正出力の位相が０度であるとすると−９０度ということになる。
【００２２】
次に図２Ｂを参照して、増幅器ＡＭＰ１の負出力の位相を１８０度として考える。増幅器ＡＭＰ１の負出力が接続された側の第２線路１２の端部（ｄ）における位相を１８０度とすると、第２線路１２のもう一方の端部（ｃ）は接地されているから、該接地側端部（ｃ）において９０度位相が進んで２７０度となる。第２線路１２と第４線路１４とは電磁結合しているから、第２線路１２の当該端部（ｃ）と対応する側の第４線路１４の端部（ｇ）の位相も２７０度となり、もう一方の端部（ｈ）の位相は１８０度となる。そうすると、端部（ｆ）が第４線路１４の他端（ｈ）に接続された第３線路のもう一方の端部（ｅ）ではさらに位相が９０度遅れ、さらに第３線路の一端（ｅ）は開放端で反射するからさらに位相が９０度遅れて、端部（ｆ）（ｈ）において計１８０度遅れることになる。すなわち、反射した信号は０度（＝１８０−１８０）である。さらに第４線路にて９０度遅れると、ＲＦ出力に接続された端部（ｇ）では−９０度となる。
【００２３】
第２バラン２０についても同様である。図２Ｃを参照して、増幅器ＡＭＰ２の負出力の位相を１８０度として考える。増幅器ＡＭＰ２の負出力が接続された側の第６線路２２の端部（ｌ）における位相を１８０度とすると、第６線路２２のもう一方の端部（ｋ）は接地されているから、該接地側端部（ｋ）において９０度位相が進んで２７０度となる。第６線路２２と第８線路２４とは電磁結合しているから、第６線路２２の当該端部（ｋ）と対応する側の第７線路２４の端部（ｏ）の位相も２７０度となり、もう一方の端部（ｐ）の位相は１８０度となる。そうすると、端部（ｎ）が第８線路２４の他端（ｐ）に接続された第７線路のもう一方の端部（ｍ）ではさらに位相が９０度遅れ、さらに第３線路の一端（ｍ）は開放端で反射するからさらに位相が９０度遅れて、端部（ｎ）（ｐ）において計１８０度遅れることになる。すなわち、反射した信号は０度（＝１８０−１８０）である。さらに第８線路にて９０度遅れると、ＲＦ出力に接続された端部（ｏ）では−９０度となる。
【００２４】
次に図２Ｄを参照して、増幅器ＡＭＰ２の正出力の位相を０度として考える。増幅器ＡＭＰ２の正出力が接続された側の第５線路２１の端部（ｊ）における位相を０度とすると、第５線路２１のもう一方の端部（ｉ）は接地されているから、該接地側端部（ｉ）において位相が９０度進む。第５線路２１と第７線路２３とは電磁結合しているから、第５線路２１の当該端部（ｉ）と対応する側の第７線路２３の開放端（ｍ）の位相も９０度となり、もう一方の端部（ｎ）の位相は０度となる。そうすると、端部（ｐ）が第７線路２３の他端（ｎ）に接続された第８線路２４のもう一方の端部（ｏ）ではさらに９０度位相が遅れて−９０度（２７０度）となる。すなわち、ＲＦ出力での位相は、増幅器ＡＭＰ２の正出力の位相が０度であるとすると−９０度ということになる。
【００２５】
結果として、増幅器ＡＭＰ１・ＡＭＰ２の正出力を０度とした場合、ＲＦ出力では常に−９０度の同位相となるから、増幅器ＡＭＰ１・ＡＭＰ２の正・負出力のすべてが足し合わされて電力合成が実現されることになる。
【００２６】
このように、この実施形態の合成器、増幅器、送信機では、マーチャントバランを用いた並列合成器を備えるので、直列接続の場合と比較して直列線路長を短くできる。そして、伝送線路の直列抵抗や基板抵抗による合成器での損失を低減することができる。また、同様に、直列の線路長が短くなるため、周波数特性も改善される。そして、損失が低減され、周波数帯域も大きくなるため、この合成器を用いた電力増幅器の出力電力、帯域、効率を改善することができる。
【００２７】
（第２の実施形態）
次に、図３を参照して、本発明の他の実施形態に係る送信機について説明する。図３は、本発明の他の実施形態に係る送信機のうち合成器９１および増幅器の構成を示すブロック図である。この実施形態の送信機は、図１に示す送信機の構成のうちＲＦ出力ＲＦｏｕｔをＲＦ正出力ＲＦｏｕｔ＋とし、第７線路の端部（ｍ）にＲＦ出力ＲＦｏｕｔ−を設けたものである。そこで、共通する構成要素については同一の符号を付して示し、重複する説明および重複する構成要素の図示については記載を省略した。
【００２８】
この実施形態の合成器９１は、図１に示す第２バラン２０を変形した第２バラン１２０を備えている。すなわち、第２バラン１２０は、一端（ｉ）が接地され他端（ｊ）が増幅器ＡＭＰ２の正出力と接続されたλ／４長の第５線路２１と、一端（ｋ）が接地され他端（ｌ）が増幅器ＡＭＰ２の負出力と接続されたλ／４長の第６線路２２と、第５線路２１と並行して形成され第５線路２１の接地された一端と対応する側の一端（ｍ）がＲＦｏｕｔ−出力と接続された第７線路１２３と、第６線路２２と並行して形成され第６線路２２の接地された一端と対応する側の一端（ｏ）がＲＦｏｕｔ＋出力と接続されるとともに、他端（ｐ）が第７線路１２３の他端（ｎ）と接続されたλ／４長の第８線路２４とを有している。
【００２９】
図２Ｃおよび図２Ｄにて示したように、第８線路２４の端部（ｏ）と第７線路２３の端部（ｍ）との間では、位相差が１８０度となっている。この実施形態では、この特徴を利用して、ＲＦｏｕｔ＋およびＲＦｏｕｔ−に差動出力を得るように構成したものである。
【００３０】
この実施形態の合成器、増幅器、送信機においても、直列抵抗や基板抵抗による合成器の損失を低減できるとともに、周波数帯域を広くすることができる。その結果、増幅器・送信機全体としての高出力化、高効率化、広帯域化が可能となる。
【００３１】
（第３の実施形態）
次に、図４を参照して、本発明のさらに他の実施形態に係る送信機について説明する。図４は、本発明のさらに他の実施形態に係る送信機のうち、合成器９２および増幅器の構成を示すブロック図である。この実施形態の送信機は、図３に示す送信機の構成にさらに第３バラン１３０および増幅器ＡＭＰ３を追加したものである。そこで、共通する構成要素については同一の符号を付して示し、重複する説明および重複する構成要素の図示については記載を省略する。
【００３２】
この実施形態の合成器９２は、図３に示す合成器９１にさらに第３バラン１３０を備えている。第３バラン１３０は、一端（ｑ）が接地され他端（ｒ）が増幅器ＡＭＰ３の正出力と接続されたλ／４長の第９線路３１と、一端（ｓ）が接地され他端（ｔ）が増幅器ＡＭＰ３の負出力と接続されたλ／４長の第１０線路３２と、第９線路３１と並行して形成され第９線路３１の接地された一端と対応する側の一端（ｕ）がＲＦｏｕｔ−出力と接続された第１１線路３３と、第１０線路３２と並行して形成され第１０線路３２の接地された一端と対応する側の一端（ｗ）が開放され、他端（ｘ）が第１１線路３３の他端（ｖ）と接続されたλ／４長の第１２線路３４とを有している。
【００３３】
図２Ａないし２Ｄにて示したように、この実施形態の第１１線路３３の端部（ｕ）と第１２線路３４の端部（ｗ）との間では、位相差が１８０度となっており、図３に示す実施形態と同様に差動出力を得るように構成したものである。
【００３４】
この実施形態の合成器、増幅器、送信機においても、直列抵抗や基板抵抗による合成器の損失を低減できるとともに、周波数帯域を広くすることができる。その結果、増幅器・送信機全体としての高出力化、高効率化、広帯域化が可能となる。
【００３５】
（第４の実施形態）
次に、図５Ａおよび５Ｂを参照して、本発明のさらに他の実施形態に係る送信機について説明する。図５Ａは、本発明のさらに他の実施形態に係る送信機のうち、合成器９３ａおよび増幅器の構成を示すブロック図、図５Ｂは、図５Ｂに示す送信機の変形例を示すブロック図である。この実施形態の送信機は、図４に示す送信機の構成にさらに第４バラン１４０および増幅器ＡＭＰ４を追加し、ＲＦ出力ＲＦｏｕｔの接続位置を変更したものである。そこで、共通する構成要素については同一の符号を付して示し、重複する説明および重複する構成要素の図示については記載を省略する。
【００３６】
この実施形態の合成器９３ａは、図４に示す合成器９２にさらに第４バラン１４０を備えている。第４バラン１４０は、一端（Ａ）が接地され他端（Ｂ）が増幅器ＡＭＰ４の正出力と接続されたλ／４長の第１３線路４１と、一端（Ｃ）が接地され他端（Ｄ）が増幅器ＡＭＰ４の負出力と接続されたλ／４長の第１４線路４２と、第１３線路４１と並行して形成され第１３線路４１の接地された一端と対応する側の一端（Ｅ）が開放された第１５線路４３と、第１４線路４２と並行して形成され第１４線路４２の接地された一端と対応する側の一端（Ｇ）が第１２線路３４の端部（ｗ）と接続され、他端（Ｈ）が第１５線路４３の他端（Ｆ）と接続されたλ／４長の第１６線路４４とを有している。そして、ＲＦｏｕｔ＋出力を削除し、ＲＦｏｕｔ−出力を単相のＲＦｏｕｔ出力としたものである。結果として、図１に示す送信機の合成器９０の第１バラン１０および第２バラン２０それぞれの開放端部にマーチャントバランを一つずつ追加した構成をなしている。
【００３７】
図２Ａないし２Ｄにて示したように、この実施形態の第１５線路４３の端部（Ｅ）と第１６線路４４の端部（Ｇ）との間では、位相差が１８０度となっている。この実施形態では、図１に示す合成器９０と同様、線路の中央にあたる第２バラン１２０の第７線路１２３の端部（ｍ）にＲＦｏｕｔ出力を設けている。
【００３８】
この実施形態の合成器、増幅器、送信機においても、直列抵抗や基板抵抗による合成器の損失を低減できるとともに、周波数帯域を広くすることができる。その結果、増幅器・送信機全体としての高出力化、高効率化、広帯域化が可能となる。特に、この実施形態では、線路中央部からＲＦ出力を取り出しているのでバランスがよく、広帯域な合成器を得ることができる。
【００３９】
図５Ｂに示す合成器９３ｂは、図５Ａに示す合成器９３ａのＲＦ出力接続点を変更したものである。すなわちＲＦｏｕｔは、第１バラン１０の第４線路１４の端部（ｇ）および第３バラン１３０の第１２線路３４の端部（ｗ）に接続されている。この実施形態の合成器９３ｂでは、図５Ａに示す合成器９３ａと比較して、並列に複数の端部から合成出力が取り出されるので、直列抵抗や基礎抵抗による損失を一層低減することができる。
【００４０】
（第５の実施形態）
次に、図６を参照して、本発明のさらに他の実施形態に係る送信機について説明する。図６は、本発明のさらに他の実施形態に係る送信機のうち、合成器９４および増幅器の構成を示すブロック図である。この実施形態の送信機は、図１に示す第１バラン１０および第２バラン２０の構成を変更したものである。そこで、共通する構成要素については同一の符号を付して示し、重複する説明および重複する構成要素の図示については記載を省略する。
【００４１】
図６に示すように、この実施形態の第１バラン２１０は、第１バラン１０の構成に加えて、第３線路１３と並行して形成され一端（Ｉ）が接地されるとともに他端（Ｊ）が増幅器ＡＭＰ５の正出力と接続された第１７線路２１５と、第４線路１４と並行して形成され一端（Ｋ）が接地されるとともに他端（Ｌ）が増幅器ＡＭＰ５の負出力と接続された第１８線路２１６とを備えている。同様に、この実施形態の第２バラン２２０は、第２バラン２０の構成に加えて、第７線路２３と並行して形成され一端（Ｍ）が接地されるとともに他端（Ｎ）が増幅器ＡＭＰ６の正出力と接続された第１９線路２２５と、第８線路２４と並行して形成され一端（Ｏ）が接地されるとともに他端（Ｐ）が増幅器ＡＭＰ６の負出力と接続された第２０線路２２６とを備えている。
【００４２】
第１７線路２１５は、第１線路１１と同様に、第３線路１３と電磁結合している。同様に、第１８線路２１６は第２線路１２と同様に第４線路１４と、第１９線路２２５は第５線路２１と同様に第７線路２３と、第２０線路２２６は第６線路２２と同様に第８線路２４と、それぞれ電磁結合している。
【００４３】
この実施形態の合成器９４では、ＲＦ出力が接続された線路への結合を共有化させたので、並列に接続できるバランの数を増やすことができ、所要面積・体積を小さくすることができる。また、直列抵抗や基礎抵抗による損失を一層低減することも期待できる。
【００４４】
（応用例）
次に、図７を参照して、本発明の実施形態に係る合成器の応用例について説明する。図７は、本発明の実施形態に係る合成器の応用例を説明する図である。
【００４５】
一般に受動型バランは、入出力を入れ替えてもそのままの特性で使用できることが知られている。図７に示す応用例では、本発明の実施形態に係る合成器９０の増幅器入力をＲＦ出力ＲＦｏｕｔ１およびＲＦｏｕｔ２とし、合成器９０のＲＦ出力をＲＦ入力とした分配器９５を実現している。かかる構成により、合成器９０と同様の効果を奏する分配器を得ることが可能となる。なお、本発明の他の実施形態に係る合成器９１ないし９４の入出力を入れ替えても同様に分配器が得られることは言うまでもない。
【００４６】
なお、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。例えば、上記実施形態の説明では、線路を所定の誘電体基板上に形成した伝送線路として平面的に近接させて形成するものとして説明したが、これには限定されない。図１に示す合成器９０を例にとれば、第１線路１０および第２線路２０を第１の基板上に形成し、第３線路１３および第４線路１４を第２の基板上に形成し、第１および第２の基板を積層構造とすることで、線路間の電磁結合を実現してもよい。かかる構成により、基板上の所要面積を小さくすることができる。特に、図６に示す実施形態の合成器９４では、立体構造とすることで外部からの雑音の混入を抑える効果が期待できる。
【００４７】
また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００４８】
本発明は、電気通信機器製造業に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明の一つの実施形態に係る送信機の構成を示すブロック図である。
【図２Ａ】図１の実施形態の合成器の動作を説明する概念図である。
【図２Ｂ】図１の実施形態の合成器の動作を説明する概念図である。
【図２Ｃ】図１の実施形態の合成器の動作を説明する概念図である。
【図２Ｄ】図１の実施形態の合成器の動作を説明する概念図である。
【図３】本発明の他の実施形態に係る送信機の一部構成を示すブロック図である。
【図４】本発明のさらに他の実施形態に係る送信機の一部構成を示すブロック図である。
【図５Ａ】本発明のさらに他の実施形態に係る送信機の一部構成を示すブロック図である。
【図５Ｂ】図５Ａに示す実施形態の変形例を示すブロック図である。
【図６】本発明のさらに他の実施形態に係る送信機の一部構成を示す図である。
【図７】本発明の実施形態に係る合成器を応用した分配器の構成を示す図である。
【符号の説明】
【００５０】
１…送信機、１０…第１バラン、１１〜１４…第１〜第４線路、２０…第２バラン、２１〜２４…第５〜第８線路、５０〜５１…フィルタ、６０…ＰＬＬ、６１…移相器、７０〜７１…乗算器、８０…分配器、９０…合成器。
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図２Ｃ】
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【図２Ｄ】
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【図３】
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【図４】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６】
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【図７】
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