JP2000244262A - High frequency power amplifier - Google Patents

High frequency power amplifier

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JP2000244262A
JP2000244262A JP11046621A JP4662199A JP2000244262A JP 2000244262 A JP2000244262 A JP 2000244262A JP 11046621 A JP11046621 A JP 11046621A JP 4662199 A JP4662199 A JP 4662199A JP 2000244262 A JP2000244262 A JP 2000244262A
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JP
Japan
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circuit
frequency
inductor
power amplifier
capacitor
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Application number
JP11046621A
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Japanese (ja)
Inventor
Satoru Iwasaki
悟 岩崎
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Kyocera Corp
Original Assignee
Kyocera Corp
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a high frequency power amplifier which can correspond to even a request for making it smaller without necessity for adding a higher harmonic control circuit as an independent circuit and which is provided with a higher harmonic control function. SOLUTION: The high frequency power amplifier is provided with a high frequency amplifier part Q11, an input matching circuit, an output matching circuit and a DC bias circuit B connected to the output electrode of the part Q11. The bias circuit B comprises a distribution factor line L13, an inductor L14 serially connected to it and a capacitor C15 connected to L14 in parallel. The amplifier has a synthetic reactance component functioning as a part of the output matching circuit and also a resonance point of high-order higher harmonics with the line L13, the inductor L14 and the capacitor C15. The bias circuit B functions as a higher harmonic control circuit by which a direct current is supplied, the resonance point is finely adjusted and the high-order higher harmonics are removed so that the control circuit is not required to be added as independent circuit. Thus, the amplifier can to made smaller.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は通信機器等において
マイクロ波帯等の高周波電力の増幅に使用される高周波
用電力増幅器に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a high-frequency power amplifier used for amplifying high-frequency power in a microwave band or the like in communication equipment or the like.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、マイクロ波帯等の高周波信号を使
用する通信機器等に使用される高周波用電力増幅器とし
て、高調波制御回路を有した種々の電力増幅器が提案さ
れている。中でも、高効率動作をさせるために高調波制
御を行なうF級電力増幅器が注目されている。
2. Description of the Related Art In recent years, various power amplifiers having a harmonic control circuit have been proposed as high-frequency power amplifiers used in communication equipment using high-frequency signals in a microwave band or the like. Above all, attention has been paid to a class F power amplifier that performs harmonic control for high-efficiency operation.

【0003】このような高調波制御回路を有した高周波
用F級電力増幅器の代表的な回路構成の例を、図2に回
路図で示す。
FIG. 2 is a circuit diagram showing an example of a typical circuit configuration of a high-frequency class F power amplifier having such a harmonic control circuit.

【0004】図2において、Q1は電力増幅を行なう電
力増幅部としての高周波トランジスタであり、ここでは
電界効果トランジスタ(FET)を示す。C1・C5は
それぞれこの高周波用電力増幅器と他の回路との直流成
分を遮断するためのデカップリングコンデンサである。
C2・L1ならびにC4・L3はそれぞれ高周波トラン
ジスタQ1の性能を引き出すために入出力回路とのイン
ピーダンス整合を最適なものとするためのコンデンサお
よび分布定数線路(例えばマイクロストリップ線路)で
ある。
In FIG. 2, Q1 is a high-frequency transistor as a power amplifying unit for performing power amplification. Here, a field effect transistor (FET) is shown. C1 and C5 are decoupling capacitors for cutting off DC components between the high-frequency power amplifier and other circuits.
C2 · L1 and C4 · L3 are a capacitor and a distributed constant line (for example, a microstrip line) for optimizing impedance matching with an input / output circuit in order to bring out the performance of the high-frequency transistor Q1.

【0005】R1・R2はそれぞれ高周波トランジスタ
Q1の入力電極であるゲート(制御電極)にバイアス電
圧を供給するためのバイアス回路を構成する抵抗であ
る。
R1 and R2 are resistors constituting a bias circuit for supplying a bias voltage to a gate (control electrode) as an input electrode of the high-frequency transistor Q1.

【0006】L4は高周波トランジスタQ1の出力電極
であるドレインおよび出力のための電流を供給するバイ
アス回路を構成する分布定数線路であり、通常は基本周
波数の4分の1波長の長さになるようにして高周波トラ
ンジスタQ1のドレイン側から見てインピーダンスが無
限大に見えるようにするか、あるいは回路のインピーダ
ンスから見て無視できるほどの大きなインピーダンスと
なる線路長に設定されている。また、この分布定数線路
L4は、前記線路長より短くして整合回路の一部のリア
クタンス成分として利用することも可能である。
L4 is a distributed constant line constituting a drain which is an output electrode of the high-frequency transistor Q1 and a bias circuit for supplying a current for output, and usually has a length of a quarter wavelength of the fundamental frequency. The impedance is seen to be infinite when viewed from the drain side of the high-frequency transistor Q1, or the line length is set to a negligibly large impedance when viewed from the impedance of the circuit. Further, the distributed constant line L4 may be shorter than the line length and used as a reactance component of a part of the matching circuit.

【0007】C6・C7はそれぞれ交流的に接地された
ようにするためのバイパスコンデンサである。
[0007] C6 and C7 are bypass capacitors for AC grounding.

【0008】これらのうち分布定数線路L4とバイパス
コンデンサC6とにより、基本周波数の高周波信号に対
して絶縁状態を確保しつつ直流電流を供給できる、図中
に破線で囲んで示した電源供給回路Sを構成している。
[0008] Of these, the distributed constant line L4 and the bypass capacitor C6 can supply a DC current while maintaining an insulation state with respect to a high-frequency signal of a fundamental frequency. The power supply circuit S shown by a broken line in the drawing. Is composed.

【0009】そして、分布定数線路L2およびコンデン
サC3は、図中に破線で囲んで示した高調波制御回路と
しての高次高調波、例えば2次高調波に対するトラップ
回路Tを構成するものである。
The distributed constant line L2 and the capacitor C3 constitute a trap circuit T for higher harmonics, for example, a second harmonic, as a harmonic control circuit enclosed by a broken line in the figure.

【0010】F級電力増幅器では電圧波形を矩形波・電
力波形を半波にして増幅することから矩形波に不要な基
本周波数の偶数次の周波数成分を除去するため、上記ト
ラップ回路Tは、例えば基本波の2倍の周波数に対して
直列共振点を持つように設定され、それにより2次高調
波に対してインピーダンスが0に見えて接地された状態
になることによって2次高調波を除去するための高調波
制御回路となるものである。
Since the class F power amplifier amplifies the voltage waveform to a rectangular wave and the power waveform to a half wave and removes even-order frequency components of the fundamental frequency unnecessary for the rectangular wave, the trap circuit T includes, for example, It is set to have a series resonance point for a frequency twice as high as the fundamental wave, thereby removing the second harmonic by causing the impedance to appear to be zero and being grounded for the second harmonic. To be a higher harmonic control circuit.

【0011】この結果、高周波トランジスタQ1の出力
であるドレインでは2次高調波の成分が削減されてドレ
イン効率が改善されるようになる。
As a result, the second harmonic component is reduced at the drain, which is the output of the high-frequency transistor Q1, so that the drain efficiency is improved.

【0012】[0012]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図2に
示した従来の高周波用F級電力増幅器によれば、高調波
制御回路としてのトラップ回路Tを増幅回路とは別の回
路として付加させなければならず、そのため回路全体が
大きなものとなってしまい、高周波用電力増幅器に対す
るより一層の小型化の要求に対応できないという問題点
があった。
However, according to the conventional high-frequency class F power amplifier shown in FIG. 2, a trap circuit T as a harmonic control circuit must be added as a circuit separate from the amplifier circuit. In other words, the entire circuit becomes large, and there is a problem that it is not possible to meet the demand for further miniaturization of the high-frequency power amplifier.

【0013】また、分布定数線路L4を、整合回路の一
部のリアクタンス成分として利用する場合、高周波用電
力増幅器の小型化の要求に対して多層配線基板を用いて
この分布定数線路L4を内層したときには、分布定数線
路L4の長さを微調整できないため、所望の出力特性に
整合がとれるように出力整合回路を設定することが困難
であるという問題点もあった。
When the distributed constant line L4 is used as a reactance component of a part of a matching circuit, the distributed constant line L4 is formed as an inner layer using a multilayer wiring board in response to a demand for downsizing of a high-frequency power amplifier. In some cases, since the length of the distributed constant line L4 cannot be finely adjusted, there is a problem that it is difficult to set an output matching circuit so as to obtain desired output characteristics.

【0014】本発明は上記事情に鑑みて案出されたもの
であり、高調波制御回路を別の回路として付加する必要
のない、より一層の小型化の要求にも対応可能な、高調
波制御機能を有する高周波用電力増幅器を提供すること
を目的とするものである。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above circumstances, and does not require the addition of a harmonic control circuit as a separate circuit. It is an object of the present invention to provide a high-frequency power amplifier having a function.

【0015】[0015]

【課題を解決するための手段】本発明の高周波用電力増
幅器は、入力電極からの高周波信号を増幅して出力電極
より送出する高周波増幅部と、前記入力電極に接続され
た入力整合回路と、前記出力電極に接続された出力整合
回路および直流電流バイアス回路とを具備し、この直流
電流バイアス回路は、分布定数線路ならびにこの分布定
数線路の途中に直列接続されたインダクタおよびこのイ
ンダクタに並列接続されたコンデンサとから成り、前記
出力整合回路の一部として機能するために必要な合成リ
アクタンス成分を有するとともに、前記高周波信号の基
本周波数の高次の高調波に対して共振点を有することを
特徴とするものである。
A high-frequency power amplifier according to the present invention comprises: a high-frequency amplifier for amplifying a high-frequency signal from an input electrode and transmitting the amplified signal from an output electrode; an input matching circuit connected to the input electrode; An output matching circuit and a DC current bias circuit connected to the output electrode, wherein the DC current bias circuit is connected in parallel with the distributed constant line, an inductor connected in series in the middle of the distributed constant line, and the inductor. Having a combined reactance component necessary to function as a part of the output matching circuit, and having a resonance point with respect to a higher-order harmonic of a fundamental frequency of the high-frequency signal. Is what you do.

【0016】本発明の高周波用電力増幅器によれば、高
周波増幅部の出力電極に直流電流を供給するバイアス回
路として、分布定数線路と、この分布定数線路の途中に
直列接続されたインダクタと、このインダクタに並列接
続されて同じく分布定数線路の途中に直列接続されたコ
ンデンサとから成り、その分布定数線路の線路長および
インダクタのインダクタンスならびにコンデンサのキャ
パシタンスにより出力整合回路の一部として機能するた
めに必要な合成リアクタンス成分を有し、かつ、コンデ
ンサのキャパシタンス(容量)およびこのコンデンサが
並列接続されているインダクタのインダクタンスにより
合成されるキャパシタンス成分を持つ合成リアクタンス
と、この合成リアクタンスが接続された分布定数線路の
インダクタンス成分とにより直列共振回路を構成し、そ
の直列共振周波数を基本周波数の高次の高調波に対する
共振点としたことから、このバイアス回路は、基本周波
数に対してほぼ無限大のインピーダンスとなって高周波
信号を遮断しつつ直流電流を供給する、あるいは出力整
合回路の一部のリアクタンス成分になりつつ直流電流を
供給するという本来の目的を達成するとともに、基本周
波数の任意の高次高調波に対しては高周波増幅部の出力
電極から見て接地された状態となって、その任意の高次
高調波を除去できる高調波制御回路としても機能するも
のとなる。この結果、高調波制御回路を別の回路として
付加する必要はなく、より一層の小型化の要求にも対応
可能な、高調波制御機能を有する高周波用電力増幅器と
なるものである。
According to the high-frequency power amplifier of the present invention, a distributed constant line, an inductor connected in series in the middle of the distributed constant line, It consists of a capacitor connected in parallel with the inductor and also connected in series in the middle of the distributed parameter line, which is necessary to function as a part of the output matching circuit by the line length of the distributed parameter line, the inductance of the inductor, and the capacitance of the capacitor. And a distributed constant line to which the combined reactance is connected, the combined reactance having a combined reactance component, and having a capacitance component combined by the capacitance (capacity) of the capacitor and the inductance of the inductor to which the capacitor is connected in parallel. Inductance component And the series resonance frequency is set as the resonance point for the higher harmonics of the fundamental frequency.Therefore, this bias circuit has an almost infinite impedance with respect to the fundamental frequency. To supply the direct current while blocking the current, or to supply the direct current while becoming a reactance component of the output matching circuit, and for any higher-order harmonic of the fundamental frequency. When viewed from the output electrode of the high-frequency amplifier, it is grounded and functions as a harmonic control circuit that can remove any higher harmonics. As a result, there is no need to add a harmonic control circuit as a separate circuit, and a high-frequency power amplifier having a harmonic control function capable of responding to a demand for further miniaturization is provided.

【0017】また、このバイアス回路において、インダ
クタのインダクタンス成分や、コンデンサのキャパシタ
ンス成分、コンデンサのキャパシタンス成分とこのコン
デンサが並列接続されるインダクタのインダクタンス成
分との合成リアクタンス、あるいはそのインダクタおよ
びコンデンサが直列接続される分布定数線路との合成リ
アクタンス、分布定数線路のインダクタンス成分につい
ては、それぞれコンデンサの容量値およびインダクタの
インダクタンスならびに分布定数線路の線路長等を調整
することにより容易に調整できることから、高次の高調
波として2次あるいは3次・4次・5次等の任意の高次
の高調波に対して容易に共振周波数すなわち共振点を調
整することが可能であり、本発明の高周波用電力増幅器
は、F級電力増幅器のみならず他の高周波用電力増幅器
にも適用でき、高周波用電力増幅器の出力に含まれる高
調波のスプリアスを除去する目的にも使用できるもので
ある。
In the bias circuit, the inductance component of the inductor, the capacitance component of the capacitor, the combined reactance of the capacitance component of the capacitor and the inductance component of the inductor to which this capacitor is connected in parallel, or the inductor and the capacitor connected in series The combined reactance with the distributed constant line and the inductance component of the distributed constant line can be easily adjusted by adjusting the capacitance value of the capacitor, the inductance of the inductor, the line length of the distributed constant line, etc. The resonance frequency, that is, the resonance point can be easily adjusted for any higher harmonic such as the second or third, fourth, or fifth harmonic as the higher harmonic. , F class power amplification It can be applied to other high-frequency power amplifier not only, but can also be used for the purpose of removing spurious harmonics included in the output of the high frequency power amplifier.

【0018】さらに、バイアス回路の分布定数線路に対
して直列接続されるインダクタのインダクタンスおよび
コンデンサのキャパシタンスを回路構成時において、あ
るいは回路構成後において容易に微調整することがで
き、これにより共振点の微調整を容易に行なうことがで
きるので、高周波用電力増幅器の電気特性についての高
精度な調整が容易に可能な高周波用電力増幅器となる。
Further, the inductance of the inductor and the capacitance of the capacitor connected in series to the distributed constant line of the bias circuit can be easily finely adjusted at the time of circuit configuration or after the circuit configuration. Since fine adjustment can be easily performed, the high-frequency power amplifier can easily adjust the electrical characteristics of the high-frequency power amplifier with high accuracy.

【0019】さらにまた、分布定数線路を高周波用電力
増幅器の小型化の要求に対して多層配線基板を用いて内
層したときには、高周波用電力増幅器の小型化を図りつ
つインダクタのインダクタおよびコンデンサのキャパシ
タンスを調整して所望の出力特性に整合がとれるように
出力整合回路を設定することが容易に行なえるものとな
る。
Furthermore, when the distributed constant line is internally formed using a multilayer wiring board in response to the demand for downsizing of the high-frequency power amplifier, the capacitance of the inductor and the capacitor of the inductor is reduced while downsizing the high-frequency power amplifier. It is possible to easily set an output matching circuit so that the desired output characteristics can be adjusted and adjusted.

【0020】[0020]

【発明の実施の形態】以下、本発明を添付図面に基づき
説明する。図1は本発明の高周波用電力増幅器の回路構
成の例を示す回路図であり、図2と同様に高周波用F級
電力増幅器を例にとって示している。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 is a circuit diagram showing an example of a circuit configuration of a high-frequency power amplifier according to the present invention, and shows a high-frequency class F power amplifier as in FIG.

【0021】図1において、Q11は電力増幅を行なう高
周波増幅部としての高周波トランジスタであり、例えば
数百MHzから数GHzといった分布定数線路が適用で
きる周波数範囲において用いられる増幅部である。ここ
では電界効果トランジスタを例に示す。C11・C14はそ
れぞれこの高周波用電力増幅器と他の回路との直流成分
を遮断するためのデカップリングコンデンサである。C
12・L11はそれぞれ高周波トランジスタQ11の性能を引
き出すために高周波トランジスタQ11と入力回路とのイ
ンピーダンス整合をとるための入力整合回路を構成する
コンデンサおよび分布定数線路(例えばマイクロストリ
ップ線路)である。C13・L13は所望の出力特性、例え
ば歪み特性・出力電力・消費電流等を単独であるいは同
時に満足するような整合をとるための出力整合回路を構
成するコンデンサおよび分布定数線路(例えばマイクロ
ストリップ線路)である。これら入力整合回路は高周波
トランジスタQ11の入力電極であるゲート(制御電極)
に、出力整合回路は高周波トランジスタQ11のドレイン
(出力電極)にそれぞれ接続されている。
In FIG. 1, Q11 is a high-frequency transistor as a high-frequency amplifier for performing power amplification, and is an amplifier used in a frequency range such as several hundred MHz to several GHz to which a distributed constant line can be applied. Here, a field effect transistor is shown as an example. C11 and C14 are decoupling capacitors for cutting off DC components between the high-frequency power amplifier and other circuits. C
Reference numerals 12 and L11 denote a capacitor and a distributed constant line (for example, a microstrip line) constituting an input matching circuit for matching impedance between the high-frequency transistor Q11 and the input circuit in order to bring out the performance of the high-frequency transistor Q11. C13 and L13 are capacitors and distributed constant lines (for example, microstrip lines) constituting an output matching circuit for achieving matching that satisfies desired output characteristics such as distortion characteristics, output power, and current consumption independently or simultaneously. It is. These input matching circuits are gates (control electrodes) which are input electrodes of the high-frequency transistor Q11.
The output matching circuit is connected to the drain (output electrode) of the high-frequency transistor Q11.

【0022】R11・R12はそれぞれ高周波用トランジス
タQ11のゲートにバイアス電圧を供給するためのバイア
ス回路を構成する抵抗である。
R11 and R12 are resistors constituting a bias circuit for supplying a bias voltage to the gate of the high-frequency transistor Q11.

【0023】L13は高周波トランジスタQ11のドレイン
および出力のための直流電流を供給するためのバイアス
回路を構成する例えばマイクロストリップ線路あるいは
ストリップ線路から成る分布定数線路である。L14は分
布定数線路L13の途中、ここでは電源側の一部に直列接
続されているインダクタ、C15はこのインダクタL14に
並列接続されたコンデンサであり、インダクタL14と同
じく分布定数線路L13の途中に直列接続されている。こ
の分布定数線路L13の線路長およびインダクタL14のイ
ンダクタンスならびにコンデンサC15のキャパシタンス
による合成リアクタンス成分が、出力整合回路の一部と
して機能するように設定されている。
L13 is a distributed constant line composed of, for example, a microstrip line or a strip line which constitutes a bias circuit for supplying a direct current for drain and output of the high-frequency transistor Q11. L14 is an inductor connected in series with a part of the distributed constant line L13, here a part on the power supply side, and C15 is a capacitor connected in parallel with the inductor L14. It is connected. The line length of the distributed constant line L13, the inductance of the inductor L14, and the combined reactance component due to the capacitance of the capacitor C15 are set to function as a part of the output matching circuit.

【0024】なお、この分布定数線路L13のインピーダ
ンスは、必ずしも線路長を基本周波数の4分の1波長の
長さにしてインピーダンスとして無限大に見えるように
したり、基本周波数の4分の1波長の長さより短くても
回路の基本周波数でのインピーダンスの10倍以上のよう
な、回路のインピーダンスから見て無視できるほどの大
きなインピーダンスとなるような長さに設定する必要は
なく、回路の基本周波数でのインピーダンスから見て無
視できずに影響を与える範囲で回路の設計仕様に応じて
必要な値となるように設定してもよい。
The impedance of the distributed constant line L13 is not limited to the line length of one quarter wavelength of the fundamental frequency so that the impedance looks infinite as an impedance or the quarter wavelength of the fundamental frequency. Even if it is shorter than the length, it is not necessary to set it to a length that is negligible from the viewpoint of the circuit impedance, such as 10 times or more the impedance at the fundamental frequency of the circuit. May be set to a required value in accordance with the design specifications of the circuit within a range that is not negligible and has an influence on the circuit.

【0025】分布定数線路L13の途中、この例では電源
側にはインダクタL14が直列接続されるとともにインダ
クタL14にコンデンサC15が並列接続されており、この
インダクタL14のインダクタンスおよびコンデンサC15
のキャパシタンスを変化させることにより、高調波のイ
ンピーダンスを変化させて出力整合回路を所望の出力特
性に整合がとれるようにすればよい。このとき、基本周
波数のインピーダンスが変化するのに対しては、出力整
合回路の各素子の値、例えばC13・C14のキャパシタン
スを変化させることにより調整を行なえばよい。
In this example, on the power supply side, an inductor L14 is connected in series and a capacitor C15 is connected in parallel with the inductor L14, and the inductance of the inductor L14 and the capacitor C15 in the middle of the distributed constant line L13.
By changing the capacitance, the output impedance of the output matching circuit can be adjusted to a desired output characteristic by changing the impedance of the harmonic. At this time, when the impedance of the fundamental frequency changes, the adjustment may be performed by changing the value of each element of the output matching circuit, for example, the capacitance of C13 and C14.

【0026】そして、コンデンサC15のキャパシタンス
およびこのコンデンサC15が並列接続されているインダ
クタL14のインダクタンスで合成されるキャパシタンス
成分を持つ合成リアクタンスと、この合成リアクタンス
が接続されている分布定数線路L13のインダクタンス成
分とにより直列共振回路である共振回路部D(図中に一
点鎖線で囲んで示す)を構成しており、その直列共振周
波数を基本周波数の任意の高次高調波に調整しているこ
とから、この共振回路部Dは基本周波数の任意の高次高
調波に対して共振点を有している。
Then, a combined reactance having a capacitance component combined by the capacitance of the capacitor C15 and the inductance of the inductor L14 to which the capacitor C15 is connected in parallel, and the inductance component of the distributed constant line L13 to which the combined reactance is connected Constitutes a resonance circuit section D (shown by a dashed line in the figure) which is a series resonance circuit, and the series resonance frequency is adjusted to an arbitrary higher-order harmonic of the fundamental frequency. The resonance circuit section D has a resonance point for any higher harmonic of the fundamental frequency.

【0027】また、C16・C17はそれぞれ交流的に接地
されたようにするためのバイパスコンデンサである。こ
のうちのバイパスコンデンサC16と、インダクタL14・
コンデンサC15と、それらが直列接続された分布定数線
路L13とにより、高調波制御機能を有する共振回路部D
が構成された、図中に破線で囲んで示した直流電流バイ
アス回路Bを構成している。
C16 and C17 are bypass capacitors for grounding each other AC. The bypass capacitor C16 and the inductor L14
A resonance circuit section D having a harmonic control function is provided by a capacitor C15 and a distributed constant line L13 in which they are connected in series.
, And constitutes a DC current bias circuit B enclosed by a broken line in the figure.

【0028】このように、本発明の高周波用電力増幅器
は、入力電極に供給された高周波入力信号を増幅し出力
電極より高周波出力信号として出力する高周波増幅部
と、前記入力電極に接続され、前記高周波入力信号の基
本周波数に対して入カインピーダンス整合をとるための
入力整合回路と、前記出力電極に接続され、所望の出力
持性に整合をとるための出力整合回路と、前記出力電極
に接続され、直流電流を供給するための分布定数線路な
らびにこの分布定数線路の途中に直列接続されたインダ
クタおよびこのインダクタに並列接続されたコンデンサ
とから成るバイアス回路とを具備し、このバイアス回路
は、前記出力整合回路の一部として機能するために必要
な合成リアクタンス成分を有するとともに、前記分布定
数線路と前記インダクタと前記コンデンサとにより前記
基本周波数の高次の高調波に対して共振点を有すること
を特徴とするものである。
As described above, the high-frequency power amplifier of the present invention is connected to the high-frequency amplifier section for amplifying the high-frequency input signal supplied to the input electrode and outputting the high-frequency output signal from the output electrode as the high-frequency output signal. An input matching circuit for matching input impedance with respect to a fundamental frequency of a high-frequency input signal, an output matching circuit connected to the output electrode for matching desired output durability, and connected to the output electrode; And a bias circuit including a distributed constant line for supplying a direct current, an inductor connected in series in the middle of the distributed constant line, and a capacitor connected in parallel to the inductor, and the bias circuit includes: It has a combined reactance component necessary to function as a part of the output matching circuit, and has the distributed constant line and the inductor It is characterized in that it has a resonance point with respect to higher harmonics of the fundamental frequency by motor and said capacitor.

【0029】そして、本発明の高周波用電力増幅器によ
れば、バイアス回路Bが分布定数線路L13と分布定数線
路L13に直列接続されたインダクタL14とインダクタL
14に並列接続されたコンデンサC15とにより構成された
共振回路部Dにより基本周波数の任意の高次高調波に対
して共振点を有することから、任意の高次高調波に対し
てインピーダンスが0に見えて接地された状態となる。
例えばF級電力増幅器であれば、共振点を基本周波数の
2次高調波に設定することによって、電圧波形を矩形波
に近づけるために不要な基本周波数の偶数次すなわち2
次高調波を除去することができるものとなり、この結
果、高周波トランジスタQ11の出力電極であるドレイン
では、2次高調波の成分が削減されてドレイン効率が改
善されるようになる。
According to the high frequency power amplifier of the present invention, the bias circuit B is connected to the distributed constant line L13 and the inductor L14 and the inductor L14 connected in series to the distributed constant line L13.
14 has a resonance point for any higher-order harmonic of the fundamental frequency by the resonance circuit portion D constituted by the capacitor C15 connected in parallel with the capacitor C15, so that the impedance becomes zero for any higher-order harmonic. It is visible and grounded.
For example, in the case of a class F power amplifier, by setting the resonance point to the second harmonic of the fundamental frequency, an even order of the fundamental frequency, that is, 2nd harmonic, which is unnecessary to approximate the voltage waveform to a rectangular wave.
The second harmonic can be removed. As a result, in the drain which is the output electrode of the high-frequency transistor Q11, the component of the second harmonic is reduced and the drain efficiency is improved.

【0030】ここで、インダクタL14のインダクタンス
値およびコンデンサC15のキャパシタンス値(容量値)
は、インダクタおよびコンデンサを付け替えるのみで、
あるいは可変インダクタや可変コンデンサを用いること
により容易に調整できることから共振回路部により任意
の共振点を設定することができ、それにより共振点の微
調整を容易にかつ高精度に行なうことができる。
Here, the inductance value of the inductor L14 and the capacitance value (capacitance value) of the capacitor C15.
Only replaces inductors and capacitors,
Alternatively, since the adjustment can be easily performed by using a variable inductor or a variable capacitor, an arbitrary resonance point can be set by the resonance circuit section, whereby fine adjustment of the resonance point can be easily and accurately performed.

【0031】しかも、基本周波数の2次高調波を別の高
調波制御回路を付加することなく除去できることから、
極めて小型の高周波用電力増幅器となる。
Further, since the second harmonic of the fundamental frequency can be removed without adding another harmonic control circuit,
It becomes a very small high frequency power amplifier.

【0032】なお、本発明の高周波用電力増幅器のバイ
アス回路BにおけるインダクタL14としては、例えば高
周波回路によく用いられる、2枚の電極間に挟んだ誘電
体の表面に導体の巻線パターンを形成したチップインダ
クタを用いれば、高周波用電力増幅器を構成する基板の
表面に配置してそのインダクタンスを微調整することが
できて好適なものとなる。また、コンデンサC15として
は、例えば高周波回路によく用いられる、積層型のセラ
ミックチップコンデンサを用いれば、同様に高周波用電
力増幅器を構成する基板の表面に配置してそのキャパシ
タンスを微調整することができて好適なものとなる。こ
れにより、共振回路部Dの共振点を容易に微調整するこ
とができる。
As the inductor L14 in the bias circuit B of the high-frequency power amplifier of the present invention, for example, a conductor winding pattern is formed on the surface of a dielectric sandwiched between two electrodes, which is often used in high-frequency circuits. If the chip inductor described above is used, it can be arranged on the surface of the substrate constituting the high-frequency power amplifier and its inductance can be finely adjusted, which is preferable. Further, as the capacitor C15, for example, if a multilayer ceramic chip capacitor, which is often used in high-frequency circuits, is used, the capacitance can be similarly fine-adjusted by arranging it on the surface of a substrate constituting a high-frequency power amplifier. It becomes suitable. Thereby, the resonance point of the resonance circuit section D can be easily finely adjusted.

【0033】なお、以上の実施の形態の例では高周波用
F級電力増幅器において基本周波数の2次高調波を除去
する高調波制御機能を有する例に基づいて説明したが、
本発明の高周波用電力増幅器はこれらに限定されるもの
ではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲であれば種々
の変更や改良が可能である。例えば、前述のように2次
よりさらに高次の高調波に対して共振点を調整してもよ
く、F級電力増幅器以外の他の高周波電力増幅器に適用
してもよい。また、高周波用電力増幅器の出力に含まれ
る高調波のスプリアスを除去する目的に使用してもよ
い。
The above embodiment has been described based on an example in which a high-frequency class F power amplifier has a harmonic control function for removing a second harmonic of a fundamental frequency.
The high-frequency power amplifier of the present invention is not limited to these, and various changes and improvements can be made without departing from the scope of the present invention. For example, as described above, the resonance point may be adjusted for higher harmonics than the second order, and the present invention may be applied to a high frequency power amplifier other than the class F power amplifier. Further, it may be used for the purpose of removing spurious harmonics contained in the output of the high frequency power amplifier.

【0034】また、高周波増幅部としては、以上の例で
示した電界効果トランジスタ等の高周波トランジスタの
他にも、同様の高周波電力増幅機能を有する高周波用の
電力増幅回路等を用いてもよい。
As the high frequency amplifying unit, a high frequency power amplifying circuit having a similar high frequency power amplifying function may be used in addition to the high frequency transistors such as the field effect transistor shown in the above example.

【0035】[0035]

【発明の効果】本発明の高周波用電力増幅器によれば、
高周波増幅部の出力電極に直流電流を供給するバイアス
回路として、分布定数線路と、この分布定数線路の途中
に直列接続されたインダクタと、このインダクタに並列
接続されたコンデンサとから成り、その分布定数線路の
線路長およびインダクタのインダクタンスならびにコン
デンサのキャパシタンスにより出力整合回路の一部とし
て機能するために必要な合成リアクタンス成分を有し、
かつ、コンデンサのキャパシタンスおよびこのコンデン
サが並列接続されているインダクタのインダクタンスに
より合成されるキャパシタンス成分を持つ合成リアクタ
ンスと、この合成リアクタンスが接続された分布定数線
路のインダクタンス成分とにより直列共振回路を構成
し、その直列共振周波数を基本周波数の高次の高調波に
対する共振点としたことから、このバイアス回路は、基
本周波数に対してほぼ無限大のインピーダンスとなって
高周波信号を遮断しつつ直流電流を供給する、あるいは
出力整合回路の一部のリアクタンス成分になりつつ直流
電流を供給するという本来の目的を達成するとともに、
基本周波数の任意の高次高調波に対しては高周波増幅部
の出力電極から見て接地された状態となって、その任意
の高次高調波を除去できる高調波制御回路としても機能
するものとなる。この結果、高調波制御回路を別の回路
として付加する必要はなく、より一層の小型化の要求に
も対応可能な、高調波制御機能を有する高周波用電力増
幅器となる。
According to the high frequency power amplifier of the present invention,
As a bias circuit for supplying a DC current to the output electrode of the high-frequency amplifier, a distributed constant line, an inductor connected in series in the middle of the distributed constant line, and a capacitor connected in parallel to the inductor are provided. Due to the line length of the line, the inductance of the inductor, and the capacitance of the capacitor, it has a combined reactance component required to function as a part of the output matching circuit,
In addition, a series resonance circuit is formed by a combined reactance having a capacitance component synthesized by the capacitance of the capacitor and the inductance of the inductor connected in parallel with the capacitor, and the inductance component of the distributed constant line to which the combined reactance is connected. Since the series resonance frequency is the resonance point for higher harmonics of the fundamental frequency, this bias circuit has an almost infinite impedance to the fundamental frequency and supplies DC current while blocking high-frequency signals. Or to achieve the original purpose of supplying DC current while becoming a reactance component of the output matching circuit,
Any higher-order harmonic of the fundamental frequency is grounded when viewed from the output electrode of the high-frequency amplifier, and functions as a harmonic control circuit that can remove the higher-order harmonic. Become. As a result, there is no need to add a harmonic control circuit as a separate circuit, and a high-frequency power amplifier having a harmonic control function capable of responding to a demand for further miniaturization is obtained.

【0036】また、このバイアス回路においてインダク
タのインダクタンス成分とコンデンサのキャパシタンス
成分と分布定数線路のインダクタンス成分・キャパシタ
ンス成分とは、それぞれインダクタのインダクタンスお
よびコンデンサのキャパシタンスならびに分布定数線路
の線路長等を調整することにより容易にかつ高精度に調
整できることから、2次高調波に限らずさらに高次の高
調波に対しても容易に共振点を調整することが可能であ
り、F級電力増幅器のみならず他の高周波用電力増幅器
にも適用でき、高周波用電力増幅器の出力に含まれる高
調波のスプリアスを除去する目的にも使用できる。
In this bias circuit, the inductance component of the inductor, the capacitance component of the capacitor, and the inductance component / capacitance component of the distributed constant line adjust the inductance of the inductor, the capacitance of the capacitor, and the line length of the distributed constant line, respectively. As a result, the resonance point can be adjusted easily and with high accuracy, so that the resonance point can be easily adjusted not only for the second harmonic but also for higher harmonics. It can also be used for the purpose of removing spurious harmonics contained in the output of the high-frequency power amplifier.

【0037】さらに、バイアス回路を構成する分布定数
線路を多層配線基板に内層して形成した場合でも、この
分布定数線路に直列接続されるインダクタおよびコンデ
ンサを小型のチップインダクタやチップコンデンサ等を
用いて基板の表面に配置することにより、このインダク
タのインダクタンスおよびコンデンサのキャパシタンス
を変えて容易に高調波のインピーダンスを変化させるこ
とができ、出力整合回路を所望の出力特性に整合がとれ
るようにすることができる。
Further, even when the distributed constant line forming the bias circuit is formed as an inner layer on the multilayer wiring board, the inductor and the capacitor connected in series to the distributed constant line can be formed by using a small chip inductor or chip capacitor. By arranging it on the surface of the board, the impedance of the harmonics can be easily changed by changing the inductance of the inductor and the capacitance of the capacitor, and the output matching circuit can be matched to the desired output characteristics. it can.

【0038】さらにまた、バイアス回路1つにつき基板
上にインダクタとコンデンサとを1つずつ搭載するだけ
で高調波制御回路を付加することなく高調波制御機能を
有する高周波用電力増幅器を構成することができるの
で、小型化の要求にも対応可能な高周波用電力増幅器と
なる。
Furthermore, a high frequency power amplifier having a harmonic control function can be constructed without mounting a harmonic control circuit by simply mounting one inductor and one capacitor on the substrate for one bias circuit. As a result, a high-frequency power amplifier that can meet the demand for miniaturization is obtained.

【0039】従って、本発明によれば、高調波制御回路
を別の回路として付加する必要のない、より一層の小型
化の要求にも対応可能な、高調波制御機能を有する高周
波用電力増幅器を提供することができた。
Therefore, according to the present invention, there is provided a high-frequency power amplifier having a harmonic control function, which does not need to add a harmonic control circuit as a separate circuit and can respond to a demand for further miniaturization. Could be provided.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の高周波用電力増幅器の回路構成の例を
示す回路図である。
FIG. 1 is a circuit diagram showing an example of a circuit configuration of a high-frequency power amplifier according to the present invention.

【図2】従来の高周波用F級電力増幅器の回路構成の例
を示す回路図である。
FIG. 2 is a circuit diagram showing an example of a circuit configuration of a conventional high-frequency class F power amplifier.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

Q11・・・・・高周波トランジスタ(高周波増幅部) L13・・・・・分布定数線路 L14・・・・・インダクタ C15・・・・・コンデンサ B・・・・・・直流電流バイアス回路 Q11: High-frequency transistor (high-frequency amplifier) L13: Distributed constant line L14: Inductor C15: Capacitor B: DC current bias circuit

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 入力電極からの高周波信号を増幅して出
力電極より送出する高周波増幅部と、前記入力電極に接
続された入力整合回路と、前記出力電極に接続された出
力整合回路および直流電流バイアス回路とを具備し、該
直流電流バイアス回路は、分布定数線路ならびに該分布
定数線路の途中に直列接続されたインダクタおよび該イ
ンダクタに並列接続されたコンデンサとから成り、前記
出力整合回路の一部として機能するために必要な合成リ
アクタンス成分を有するとともに、前記高周波信号の基
本周波数の高次の高調波に対して共振点を有することを
特徴とする高周波用電力増幅器。
A high-frequency amplifier for amplifying a high-frequency signal from an input electrode and transmitting the amplified signal from an output electrode; an input matching circuit connected to the input electrode; an output matching circuit connected to the output electrode; A bias circuit, wherein the DC current bias circuit comprises a distributed constant line, an inductor connected in series in the middle of the distributed constant line, and a capacitor connected in parallel to the inductor, and a part of the output matching circuit. A high-frequency power amplifier having a combined reactance component necessary for functioning as a power supply, and having a resonance point with respect to a higher-order harmonic of a fundamental frequency of the high-frequency signal.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107425818A (en) * 2017-04-17 2017-12-01 东莞赛唯莱特电子技术有限公司 A kind of output matching circuit structure for improving radio-frequency power amplifier harmonic performance

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