JP2002100941A - 低歪み電力増幅器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 トランジスタの出力での変調周波数または第
二高調波におけるインピーダンスを小さくして、相互変
調歪みを低減するには限界がある。 【解決手段】 入力信号を増幅して出力信号として出力
するトランジスタ１０４と、入力信号のインピーダンス
を整合させる第一の整合回路１０３と、トランジスタ１
０４の出力信号のインピーダンスを整合させる第二の整
合回路１０５と、伝送線路１０６と、トランジスタ１０
４からの出力信号の変調周波数成分の位相を制御する位
相制御手段１０８と、第一のコンデンサ１０７と、電源
端子１１０と、第二のコンデンサ１０９とを備え、位相
制御手段１０８は、前記トランジスタ１０４の出力信号
の相互変調歪みを低減するように前記位相を制御するこ
とを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は携帯電話端末、基地
局などに用いられる、低歪み電力増幅器に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の低歪み電力増幅器の一例を図７に
示す。入力端子７０１から入力された信号はトランジス
タ７０４で増幅されるが、入力側のインピーダンスは整
合回路７０３により調整され、出力側のインピーダンス
は整合回路７０５で調整され、出力端子７０２から出力
される。

【０００３】一方、トランジスタ７０４のコレクタある
いはドレインの電圧は電源端子７０９から伝送線路７０
６を介して供給される。ここで伝送線路７０６は入力信
号の搬送波に対して波長の４分の１の長さとするのが一
般的である。

【０００４】伝送線路７０６と電源端子７０９との間に
は他端が接地されたコンデンサ７０７、７０８が接続さ
れている。ここでコンデンサ７０７は入力信号の搬送波
の周波数に対して十分インピーダンスの小さいもので、
コンデンサ７０８は入力信号の変調周波数に対して十分
インピーダンスの小さいものを用いる。

【０００５】このようにバイアス回路を構成することに
より、変調周波数に対してはほぼ短絡のインピーダンス
となるため、トランジスタの出力における、搬送波と変
調周波数とのミキシングによる歪みを抑圧し、相互変調
歪みを低減できる。

【０００６】また、同様にトランジスタ出力において、
第二高調波におけるインピーダンスをほぼ短絡とするこ
とによって、第二高調波と搬送波とのミキシングによる
歪みを抑圧し、相互変調歪みを低減できる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
方法ではコンデンサのＱ値が有限である等の理由から、
トランジスタの出力での、変調周波数、あるいは第二高
調波におけるインピーダンスを小さくして、相互変調歪
みを低減するには限界がある。

【０００８】すなわち、トランジスタの出力での変調周
波数または第二高調波におけるインピーダンスを小さく
して、相互変調歪みを低減するには限界があるという課
題がある。

【０００９】本発明は、上記課題を考慮し、トランジス
タ出力における変調周波数あるいは第二高調波のインピ
ーダンスを短絡ではなく、ある定数とし、その反射と搬
送波とのミキシングを利用することで、相互変調歪みを
更に低減した、低歪み電力増幅器を提供することを目的
とするものである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上述した課題を解決する
ために、第１の本発明（請求項１に対応）は、入力信号
を増幅して出力信号として出力するトランジスタと、前
記トランジスタの入力に接続され、前記入力信号のイン
ピーダンスを整合させる第一の整合回路と、前記トラン
ジスタの出力に接続され、前記出力信号のインピーダン
スを整合させる第二の整合回路と、前記トランジスタの
出力に一方が接続された伝送線路と、前記伝送線路の他
方に一方が接続され、前記トランジスタからの前記出力
信号の変調周波数成分の位相を制御する位相制御手段
と、前記伝送線路と前記位相制御手段との間に一方が接
続され、他方が接地された第一のコンデンサと、前記位
相制御手段の他方に接続された電源端子と、前記位相制
御手段と前記電源端子との間に一方が接続され、他方が
接地された第二のコンデンサとを備え、前記位相制御手
段は、前記トランジスタの出力信号の相互変調歪みを低
減するように前記位相を制御することを特徴とする低歪
み電力増幅器である。

【００１１】また、第２の本発明（請求項２に対応）
は、入力信号を増幅して出力信号として出力するトラン
ジスタと、前記トランジスタの入力に接続され、前記入
力信号のインピーダンスを整合させる第一の整合回路
と、前記トランジスタの出力に接続され、前記出力信号
のインピーダンスを整合させる第二の整合回路と、前記
トランジスタの出力に一方が接続されたバイアス回路
と、前記バイアス回路の他方に接続された電源端子と、
前記トランジスタの出力に一方が接続され、第Ｎ次高調
波（Ｎは２以上の整数）の位相を制御する位相制御手段
とを備え、前記位相制御手段は、前記トランジスタの出
力信号の相互変調歪みを低減するように前記位相を制御
することを特徴とする低歪み電力増幅器である。

【００１２】また、第３の本発明（請求項３に対応）
は、前記位相制御手段は、コイルであることを特徴とす
る第１または２の本発明に記載の低歪み電力増幅器であ
る。

【００１３】また、第４の本発明（請求項４に対応）
は、前記位相制御手段は、コイルと、前記コイルのいず
れか一方と一方が接続され他方が接地された第三のコン
デンサとから構成され、前記位相制御手段の一方は、前
記コイルのいずれか一方であり、前記位相制御手段の他
方は、前記コイルのいずれか一方に対する他方であるこ
とを特徴とする第１または２の本発明に記載の低歪み電
力増幅器である。

【００１４】また、第５の本発明（請求項５に対応）
は、前記位相制御手段は、第二の伝送線路であることを
特徴とする第１または２の本発明に記載の低歪み電力増
幅器である。

【００１５】また、第６の本発明（請求項６に対応）
は、前記第二の伝送線路を構成している基板の誘電率
が、前記第一の整合回路または第二の整合回路を構成し
ている基板の誘電率より大きいことを特徴とする第５の
本発明に記載の低歪み電力増幅器である。

【００１６】また、第７の本発明（請求項７に対応）
は、前記第二の伝送線路は、ストリップ線路であること
を特徴とする第５の本発明に記載の低歪み電力増幅器で
ある。

【００１７】また、第８の本発明（請求項８に対応）
は、前記第二の整合回路の出力に接続され、前記第二の
整合回路からの出力信号の大きさを検出する出力レベル
検出手段を備え、前記位相制御手段は、前記検出された
出力信号の大きさによって前記制御する位相量を調節す
ることを特徴とする第１〜７の本発明のいずれかに記載
の低歪み電力増幅器である。

【００１８】また、第９の本発明（請求項９に対応）
は、前記第二の整合回路の出力に接続され、前記第二の
整合回路から出力される歪み信号の大きさを検出するた
めの歪みレベル検出手段を備え、前記位相制御手段は、
前記歪み信号が最小となるように、前記制御する位相量
を調節することを特徴とする第１〜７の本発明のいずれ
かに記載の低歪み電力増幅器である。

【００１９】また、第１０の本発明（請求項１０に対
応）は、入力端子に入力された入力信号を二分配して出
力する分配回路と、前記分配回路の出力端子の一方に接
続され、前記分配回路からの出力信号のインピーダンス
を調整する第一の整合回路と、前記第一の整合回路の出
力に接続され、前記第一の整合回路の出力信号を増幅す
る第一のトランジスタと、前記第一のトランジスタの出
力に接続され、前記第一のトランジスタの出力信号のイ
ンピーダンスを調整する第二の整合回路と、前記第一の
トランジスタの出力に接続された第一のバイアス回路
と、前記分配回路の出力端子の他方に接続され、前記分
配回路からの出力信号のインピーダンスを調整する第三
の整合回路と、前記第三の整合回路の出力に接続され、
前記第三の整合回路の出力信号を増幅する第二のトラン
ジスタと、前記第二のトランジスタの出力に接続され、
前記第二のトランジスタの出力信号のインピーダンスを
調整する第四の整合回路と、前記第二のトランジスタの
出力に接続された第二のバイアス回路と、前記第二の整
合回路の出力に一方の入力端子が接続され、前記第四の
整合回路の出力に他方の入力端子が接続された合成回路
とを備え、前記第一のバイアス回路と前記第二のバイア
ス回路は、前記第一のトランジスタの出力信号の所定の
周波数におけるインピーダンスと、前記第二のトランジ
スタの出力信号の前記所定の周波数におけるインピーダ
ンスとは大きさが等しく、位相差が１８０度になるよう
に構成されていることを特徴とする低歪み電力増幅器で
ある。

【００２０】また、第１１の本発明（請求項１１に対
応）は、入力端子に入力された入力信号を二分配して出
力する分配回路と前記分配回路の出力端子の一方に接続
され、前記分配回路からの出力信号のインピーダンスを
調整する第一の整合回路と、前記第一の整合回路の出力
に接続され、前記第一の整合回路の出力信号を増幅する
第一のトランジスタと、前記第一のトランジスタの出力
に接続され、前記第一のトランジスタの出力信号のイン
ピーダンスを調整する第二の整合回路と、前記第一のト
ランジスタの出力に接続された第一のバイアス回路と、
前記第一のトランジスタの出力に接続された第一の位相
制御手段と、前記分配回路の出力端子の他方に接続さ
れ、前記分配回路からの出力信号のインピーダンスを調
整する第三の整合回路と、前記第三の整合回路の出力に
接続され、前記第三の整合回路の出力信号を増幅する第
二のトランジスタと、前記第二のトランジスタの出力に
接続され、前記第二のトランジスタの出力信号のインピ
ーダンスを調整する第四の整合回路と、前記第二のトラ
ンジスタの出力に接続された第二のバイアス回路と、前
記第二のトランジスタの出力に接続された第二の位相制
御手段と、前記第二の整合回路の出力に一方の入力端子
が接続され、前記第四の整合回路の出力に他方の入力端
子が接続された合成回路とを備え、前記第一の位相制御
手段と前記第二の位相制御手段は、前記第一のトランジ
スタの出力信号の所定の周波数におけるインピーダンス
と、前記第二のトランジスタの出力信号の前記所定の周
波数におけるインピーダンスとは大きさが等しく、位相
差が１８０度になるように構成されていることを特徴と
する低歪み電力増幅器である。

【００２１】また、第１２の本発明（請求項１２に対
応）は、入力端子に入力された入力信号を二分配して出
力する分配回路と、前記分配回路の出力端子の一方に接
続され、前記分配回路からの出力信号のインピーダンス
を調整する第一の整合回路と、前記第一の整合回路の出
力に接続され、前記第一の整合回路の出力信号を増幅す
る第一のトランジスタと、前記第一のトランジスタの出
力に接続され、前記第一のトランジスタの出力信号のイ
ンピーダンスを調整する第二の整合回路と、前記第一の
トランジスタの出力に接続された第一のバイアス回路
と、前記分配回路の出力端子の他方に接続され、前記分
配回路からの出力信号のインピーダンスを調整する第三
の整合回路と、前記第三の整合回路の出力に接続され、
前記第三の整合回路の出力信号を増幅する第二のトラン
ジスタと、前記第二のトランジスタの出力に接続され、
前記第二のトランジスタの出力信号のインピーダンスを
調整する第四の整合回路と、前記第二のトランジスタの
出力に接続された第二のバイアス回路と、前記第二の整
合回路の出力に一方の入力端子が接続され、前記第四の
整合回路の出力に他方の入力端子が接続された合成回路
と、前記第一のトランジスタの出力と前記第二のトラン
ジスタの出力との間に接続された電磁界的結合手段とを
備え、前記電磁快適結合手段は、前記第一のトランジス
タの出力信号の所定の周波数におけるインピーダンス
と、前記第二のトランジスタの出力信号の前記所定の周
波数におけるインピーダンスとは大きさが等しく、位相
差が１８０度になるように前記第一のトランジスタの出
力と前記第二のトランジスタの出力とを結合することを
特徴とする低歪み電力増幅器である。

【００２２】また、第１３の本発明（請求項１３に対
応）は、前記所定の周波数とは、変調周波数または変調
周波数の第Ｎ次高調波（Ｎは２以上の整数）であること
を特徴とする第１０〜１２の本発明のいずれかに記載の
低歪み電力増幅器である。

【００２３】また、第１４の本発明（請求項１４に対
応）は、前記所定の周波数とは、搬送波の第Ｎ次高調波
（Ｎは２以上の整数）の周波数であることを特徴とする
第１０〜１２の本発明に記載の低歪み電力増幅器であ
る。

【００２４】次にこのような本発明の動作を説明する。

【００２５】上記本発明は、前記位相制御手段が制御す
る位相量を最適に設定することで、変調周波数と搬送波
とのミキシングにより発生する相互変調歪みの位相を制
御し、トータルの相互変調歪みを低減する。

【００２６】また、上記本発明は、前記位相制御手段が
制御する位相量を最適に設定することで、第二高調波と
搬送波とのミキシングにより発生する相互変調歪みの位
相を制御し、トータルの相互変調歪みを低減する。

【００２７】また、上記本発明は、前記位相制御手段が
コイルで構成され、簡易な構成で低歪みの特性を実現す
る。

【００２８】また、上記本発明は、前記位相制御手段が
他方が接地された第三のコンデンサと、前記第三のコン
デンサに接続されたコイルから構成された、簡易な構成
で低歪みの特性を実現する。

【００２９】また、上記本発明は、前記位相制御手段が
第二の伝送線路から構成され、簡易な構成で低歪みな特
性を実現できる。

【００３０】また、上記本発明は、第二の伝送線路を構
成している基板の誘電率が、第一の整合回路または第二
の整合回路を構成している基板の誘電率より大きく、小
型でかつ低歪み特性を実現する。

【００３１】また、上記本発明は、第二の伝送線路がス
トリップ線路により構成されており、小型でかつ低歪み
特性を実現する。

【００３２】また、上記本発明は、出力レベル検出手段
が検出した出力電力の大きさによって位相制御手段が制
御する位相量を制御し、広いダイナミックレンジにおい
て低歪み特性を実現する。

【００３３】また、上記本発明は、歪みレベル検出手段
が検出した歪み信号の大きさが最小となるように、位相
制御手段が制御する位相量を制御し、より歪み量を低減
した低歪み特性を実現する。

【００３４】また、上記本発明は、第一のバイアス回路
と第二のバイアス回路とを異なる構成とすることによっ
て、第一のトランジスタにおける変調周波数と搬送波と
のミキシングにより発生する相互変調歪みと、第二のト
ランジスタにおける変調周波数と搬送波とのミキシング
により発生する相互変調歪みとの位相を逆位相とし、そ
の結果、合成時にこれら相互変調歪みは相殺し、低歪み
特性を実現する。

【００３５】また、上記本発明は、前記第一の位相制御
手段と前記第二位相制御手段とを異なる構成とすること
によって、第一のトランジスタにおける第二高調波と搬
送波とのミキシングにより発生する相互変調歪みと、第
二のトランジスタにおける第二高調波と搬送波とのミキ
シングにより発生する相互変調歪みとの位相を逆位相と
し、その結果、合成時にこれら相互変調歪みは相殺し、
低歪み特性を実現する。

【００３６】また、上記本発明は、前記電磁界的結合手
段によって第一のトランジスタにおける変調周波数と搬
送波とのミキシングにより発生する相互変調歪みと、第
二のトランジスタにおける変調周波数と搬送波とのミキ
シングにより発生する相互変調歪みとの位相を逆位相と
し、その結果、合成時にこれら相互変調歪みは相殺し、
低歪み特性を実現する。

【００３７】また、上記本発明は、前記電磁界的結合手
段によって、前記第一のトランジスタの出力側の、第二
高調波におけるインピーダンスと、前記第二のトランジ
スタの出力側の、第二高調波におけるインピーダンスと
は大きさが等しく、位相差が１８０度であることを特徴
とするもので、第一のトランジスタにおける第二高調波
と搬送波とのミキシングにより発生する相互変調歪み
と、第二のトランジスタにおける第二高調波と搬送波と
のミキシングにより発生する相互変調歪みとの位相を逆
位相とし、その結果、合成時にこれら相互変調歪みは相
殺し、低歪み特性を実現する。

【００３８】

【発明の実施の形態】以下に本発明の実施の形態を図面
を参照して説明する。

【００３９】（実施の形態１）まず、本発明の実施の形
態１について、図１（ａ）を用いて説明する。

【００４０】図１（ａ）において、トランジスタ１０４
は整合回路１０３、１０５によってそれぞれ入力側、出
力側の整合がとられている。またコレクタまたはドレイ
ンのバイアスは伝送線路１０６、位相制御手段１０８を
介して、電源端子１１０から供給される。

【００４１】伝送線路１０６と位相制御手段１０８の間
には、搬送波の周波数において十分インピーダンスが小
さいコンデンサ１０７が接続され、他方は接地されてい
る。

【００４２】また位相制御手段１０８と電源端子１１０
の間には入力信号の変調周波数において十分インピーダ
ンスが小さいコンデンサ１０９が接続され、他方は接地
されている。

【００４３】通常、伝送線路１０６は搬送波の波長の４
分の１の長さとし、搬送波のインピーダンスがバイアス
回路によって影響を受けないように設計する。

【００４４】次に、このような本実施の形態の動作を説
明する。

【００４５】簡単のため、入力信号は周波数の異なる２
波として説明する。

【００４６】通常、トランジスタ１０４の出力からみた
変調周波数（ここでは２波の周波数の差の成分の周波数
かまたは差周波の２分の１の周波数とする）におけるイ
ンピーダンスをできるだけ小さくするよう設計する。こ
こで、このインピーダンスを短絡としたときの出力電圧
Vosを次式のように表す。

【００４７】

【数１】 ここで、ω1、ω2は入力信号の角周波数、AOは出力電圧
のうち角周波数がω1、ω2である信号の電圧の振幅成
分、BOL 、BOUはそれぞれ低周波側、高周波側に発生す
る３次相互変調歪みの電圧の振幅成分、φ3L、φ3Uはそ
れぞれ低周波側、高周波側に発生する３次相互変調歪み
の電圧位相成分である。なお差周波成分、高調波成分、
５次以上の高次の項は省略している。

【００４８】図１（ａ）において、トランジスタ１０４
の出力側の差周波におけるインピーダンスは位相制御手
段１０８によってその位相が制御される。ここで、トラ
ンジスタの出力で搬送波AO1(cosω1t + cosω2t)と差周
波BO1cos [(ω2 - ω1)t+φD]がミキシングされるとす
ると、その成分の出力は次式のようになる。

【００４９】

【数２】 このときの相互変調３次歪みは（数１）の第２項、第３
項と（数２）の和になるので、φDを適当に調整するこ
とにより、相互変調歪みが低減される。

【００５０】なおここでは、差周波のインピーダンスを
制御することによる低歪み化を説明したが、２ω1とω
２とのミキシングにより、角周波数２ω1―ω２を持つ
３次相互変調歪みが発生し、２ω２とω１とのミキシン
グにより、角周波数２ω２―ω１を持つ３次相互変調歪
みが発生することからわかるように、図１（ｂ）のよう
に第二高調波のインピーダンスの位相を制御することに
よっても同様に低歪み化が可能である。同様に差周波の
第二高調波や搬送波の第三高調波のインピーダンスを制
御することによって、５次相互変調歪みの低減に有効で
ある。

【００５１】すなわち、図１（ｂ）において、トランジ
スタ１１４は整合回路１１３、１１５によってそれぞれ
入力側、出力側の整合がとられている。またコレクタま
たはドレインのバイアスはバイアス回路１１６を介して
電源端子１１８から供給されている。ここで、バイアス
回路１１６は従来の技術で（図７で）説明したコンデン
サ７０８、コンデンサ７０７、伝送線路７０６に対応す
るものである。また、バイアス回路１１６には位相制御
手段１１７が接続されている。位相制御手段１１７は、
第二高調波の位相を制御するものである。

【００５２】また、ここでは簡単のため入力信号を周波
数の異なる連続２波としたが、連続的なスペクトル分布
をもつ入力信号など他の変調波に対しても同様に低歪み
化が可能である。

【００５３】位相制御手段としては、図２のようにチョ
ークコイルによって簡単に実現することができる。また
位相回転量が１８０度以上の場合には図３のようにチョ
ークコイルに他方が接地されたコンデンサ接続すること
により大きな位相回転を実現する。もちろん、伝送線路
によっても任意の位相回転が実現可能である。位相回転
量が大きく伝送線路の長さが大きくなる場合には、この
伝送線路を有する基板の誘電率を、整合回路等を有する
基板の誘電率よりも大きくする、あるいはストリップ構
造にすることにより、波長短縮率を小さくし、小型化が
可能である。

【００５４】なお、伝送線路１０６は、必ずしも搬送波
の波長の４分の１である必要はなく、伝送線路１０６の
代わりに、搬送波において十分インピーダンスの大きい
コイルを用いてもよい。

【００５５】また、図４（ａ）のように、整合回路４０
５の出力に出力レベル検出手段４１１を備え、トランジ
スタ４０４の出力レベルによって位相制御手段４０８の
変調周波数の位相回転量を制御し、広いダイナミックレ
ンジにおいて低歪みな特性が得られる。また、整合回路
４０５の出力に歪みレベル検出手段４１１を備え、歪み
信号の大きさが最小となるように位相制御手段４０８を
制御することによって、より安定に低歪みな特性が得ら
れる。

【００５６】ここで、図４（ａ）の整合回路４０３、ト
ランジスタ４０４、整合回路４０５、伝送線路４０６、
コンデンサ４０７、位相制御手段４０８、コンデンサ４
０９、電源端子４１０は、それぞれ図１（ａ）の整合回
路１０３、トランジスタ１０４、整合回路１０５、伝送
線路１０６、コンデンサ１０７、位相制御手段１０８、
コンデンサ１０９、電源端子１１０と同一のものであ
る。

【００５７】図４（ａ）の回路では、搬送波周波数にお
いては、コンデンサ４０７によって短絡されており、位
相制御手段４０８によってインピーダンスは影響を受け
ない。一方、変調周波数においては、位相制御手段４０
８によってそのインピーダンスを制御することが可能で
ある。

【００５８】位相制御手段において、回転する位相量を
可変とする方法の一例としては、例えば図３において、
コンデンサ３０８を可変容量コンデンサとし、この容量
を変化させることにより実現できる。また、図４（ｂ）
に示す構成により、第二高調波の位相を制御することに
よっても同様の効果が得られる。すなわち、図４（ｂ）
の入力端子４１２、出力端子４１３、整合回路４１４、
トランジスタ４１５、整合回路４１６、バイアス回路４
１７、電源端子４１８、位相制御手段４１９はそれぞ
れ、図１（ｂ）の入力端子１１１、出力端子１１２、整
合回路１１３、トランジスタ１１４、整合回路１１５、
バイアス回路１１６、電源端子１１８、位相制御手段１
１７と同一のものである。また、図４（ｂ）の出力レベ
ル検出手段４２０は、図４（ａ）の出力レベル検出手段
４１１と同一のものである。

【００５９】また、ここでは簡単のため入力信号を周波
数の異なる連続２波としたが、連続的なスペクトル分布
をもつ入力信号など他の変調波に対しても同様に低歪み
化が可能である。

【００６０】（実施の形態２）本発明の実施の形態２に
ついて図５を用いて説明する。

【００６１】入力端子５０１から入力された信号は分配
回路５０３で２分配される。一方はトランジスタ５０５
で増幅され、合成回路５１４の入力端子の一方に入力さ
れる。トランジスタ５０５は整合回路５０４、５０６に
よって、それぞれ入力側、出力側が整合されており、コ
レクタまたはドレイン電圧はバイアス回路５０７を介し
て電源端子５０８から供給される。また、分配回路５０
３の出力の他方はトランジスタ５１０で増幅され、合成
回路５１４の入力端子の他方に入力される。トランジス
タ５１０は整合回路５０９、５１１によって、それぞれ
入力側、出力側が整合されており、コレクタまたはドレ
イン電圧はバイアス回路５１２を介して電源端子５１３
から供給される。合成回路５１４で合成された２信号は
出力端子５０２から出力される。

【００６２】例えば、トランジスタ５０５と５１０、整
合回路５０４と５０９、整合回路５０６と５１１は同一
の構成とし、バイアス回路５０７と５１２を異なる構成
とすれば、トランジスタ５０５および５１０の入力側、
出力側の搬送波におけるインピーダンスは等しく、かつ
トランジスタ５０５と５１０の出力側の変調周波数にお
けるインピーダンスは大きさが等しく、位相差が１８０
度とすることができる。

【００６３】このような構成とすることにより、トラン
ジスタ５０５において変調周波数と搬送波のミキシング
によって発生する歪みと、トランジスタ５１０において
変調周波数と搬送波のミキシングによって発生する歪み
とは、大きさが等しくかつ位相差が１８０度となり合成
回路５１４で合成したときに、相殺される。

【００６４】したがってトランジスタの出力側での変調
周波数におけるインピーダンスを短絡とせずに、低歪み
化が可能となる。

【００６５】なお、ここではトランジスタ５０５と５１
０の出力側での変調周波数のインピーダンスに着目し、
大きさを等しくかつ位相差が１８０度となるようにした
が、第二高調波のインピーダンスについても同様に、ト
ランジスタ５０５と５１０の出力側において大きさを等
しくし、位相差を１８０度とすることにより、低歪み化
が可能である。

【００６６】また、図５（ｂ）のようにバイアス回路５
２１、５２７を同様の構成とし、トランジスタの出力に
第二高調波のインピーダンスを制御する回路５２３、５
２９を付加することによっても低歪みな特性が実現でき
る。

【００６７】なお、図５（ｂ）の入力端子５０１、分配
回路５０３、整合回路５０４、５０６、５０９、５１
１、トランジスタ５０５、５１０、電源端子５０８、５
１３は、それぞれ図５（ａ）の入力端子５１５、分配回
路５１７、整合回路５１８、５２０、５２４、５２６、
トランジスタ５１９、５２５、電源端子５２２、５２８
と同一のものである。

【００６８】また、変調周波数の第二高調波、搬送波の
第三高調波のインピーダンスについても、同様な制御す
ることによって、電力増幅器の低歪み化が可能である。

【００６９】（実施の形態３）本発明の実施の形態３に
ついて図６を用いて説明する。

【００７０】入力端子６０１から入力された信号は分配
回路６０３で２分配される。一方はトランジスタ６０５
で増幅され、合成回路６１４の入力端子の一方に入力さ
れる。トランジスタ６０５は整合回路６０４、６０６に
よって、それぞれ入力側、出力側が整合されており、コ
レクタまたはドレイン電圧はバイアス回路６０７を介し
て電源端子６０８から供給される。

【００７１】また、分配回路６０３の出力の他方はトラ
ンジスタ６１０で増幅され、合成回路６１４の入力端子
の他方に入力される。トランジスタ６１０は整合回路６
０９、６１１によって、それぞれ入力側、出力側が整合
されており、コレクタまたはドレイン電圧はバイアス回
路６１２を介して電源端子６１３から供給される。合成
回路６１４で合成された２信号は出力端子６０２から出
力される。また、トランジスタ６０５と６１０の間には
電磁界的結合手段６１５が接続されている。

【００７２】例えば、トランジスタ６０５と６１０、整
合回路６０４と６０９、整合回路６０６と６１１、バイ
アス回路６０７と６１２は同一の構成とする。このと
き、トランジスタ６０５および６１０の入力側、出力側
の搬送波におけるインピーダンスは等しくなる。

【００７３】また、電磁界的結合手段６１５によって、
トランジスタ６０５と６１０の出力側の変調周波数にお
けるインピーダンスは大きさが等しく、位相差が１８０
度とすることができる。このような構成とすることによ
り、トランジスタ６０５において変調周波数と搬送波の
ミキシングによって発生する歪みと、トランジスタ６１
０において変調周波数と搬送波のミキシングによって発
生する歪みとは、大きさが等しくかつ位相差が１８０度
となり合成回路６１４で合成したときに、相殺される。
したがってトランジスタの出力側での変調周波数におけ
るインピーダンスを短絡とせずに、低歪み化が可能とな
る。

【００７４】なお、ここではトランジスタ６０５と６１
０の出力側での変調周波数のインピーダンスに着目し、
大きさを等しくかつ位相差が１８０度となるようにした
が、第二高調波のインピーダンスについても同様に、ト
ランジスタ６０５と６１０の出力側において大きさを等
しくし、位相差を１８０度とすることにより、低歪み化
が可能である。また、変調周波数の第二高調波や搬送波
の第三高調波のインピーダンスについても同様な制御を
行うことにより、電力増幅器の低歪み化が可能である。

【００７５】電磁界的結合手段としては、トランスや４
分の１波長線路による結合線路等が考えられる。

【００７６】このように本実施の形態によれば、バイア
ス回路によって変調周波数のインピーダンス、あるいは
第二高調波のインピーダンスを制御することによって電
力増幅器の低歪み化が可能である。

【００７７】

【発明の効果】以上説明したところから明らかなよう
に、本発明は、相互変調歪みを更に低減した、低歪み電
力増幅器を提供することが出来る。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）本発明の実施の形態１の低歪み電力増幅
器のブロック図 （ｂ）本発明の実施の形態１の低歪み電力増幅器のブロ
ック図

【図２】本発明の実施の形態１の低歪み電力増幅器の詳
細な構成を示す図

【図３】本発明の実施の形態１の低歪み電力増幅器の詳
細な構成を示す図

【図４】（ａ）本発明の実施の形態１で位相制御手段の
位相制御量を変化させる回路図 （ｂ）本発明の実施の形態１で位相制御手段の位相制御
量を変化させる回路図

【図５】（ａ）本発明の実施の形態２の低歪み電力増幅
器のブロック図 （ｂ）本発明の実施の形態２の低歪み電力増幅器のブロ
ック図

【図６】本発明の実施の形態３の低歪み電力増幅器のブ
ロック図

【図７】従来の低歪み電力増幅器のブロック図

【符号の説明】

１０１ 入力端子 １０２ 出力端子 １０３、１０５ 整合回路 １０４ トランジスタ １０６ 伝送線路 １０７、１０９ コンデンサ １０８ 位相制御手段 １１０ 電源端子 １１１ 入力端子 １１２ 出力端子 １１３、１１５ 整合回路 １１６ バイアス回路 １１７ 位相制御手段 １１８ 電源端子 ２０１ 入力端子 ２０２ 出力端子 ２０３、２０５ 整合回路 ２０４ トランジスタ ２０６ 伝送線路 ２０７、２０９ コンデンサ ２０８ コイル ２１０ 電源端子 ３０１ 入力端子 ３０２ 出力端子 ３０３、３０５ 整合回路 ３０４ トランジスタ ３０６ 伝送線路 ３０７、３０８、３１０ コンデンサ ３０９ コイル ３１１ 電源端子 ４０１ 入力端子 ４０２ 出力端子 ４０３、４０５ 整合回路 ４０４ トランジスタ ４０６ 伝送線路 ４０７、４０９ コンデンサ ４０８ 位相制御手段 ４１０ 電源端子 ４１１ 出力レベル検出手段、あるいは歪みレベル検出
手段 ４１２ 入力端子 ４１３ 出力端子 ４１４ 整合回路 ４１５ トランジスタ ４１６ 整合回路 ４１７ バイアス回路 ４１８ 電源端子 ４１９ 位相制御手段 ４２０ 出力レベル検出手段（または歪みレベル検出手
段） ５０１ 入力端子 ５０２ 出力端子 ５０３ 分配回路 ５０４、５０６、５０９、５１１ 整合回路 ５０５、５１０ トランジスタ ５０７、５１２ バイアス回路 ５０８、５１３ 電源端子 ５１４ 合成回路 ５１５ 入力端子 ５１６ 出力端子 ５１７ 分配回路 ５１８、５２０、５２４、５２６ 整合回路 ５１９、５２５ トランジスタ ５２１、５２７ バイアス回路 ５２２、５２８ 電源端子 ５２３、５２９ 位相制御手段 ５３０ 合成回路 ６０１ 入力端子 ６０２ 出力端子 ６０３ 分配回路 ６０４、６０６、６０９、６１１ 整合回路 ６０５、６１０ トランジスタ ６０７、６１２ バイアス回路 ６０８、６１３ 電源端子 ６１４ 合成回路 ６１５ 電磁界的結合手段 ７０１ 入力端子 ７０２ 出力端子 ７０３、７０５ 整合回路 ７０４ トランジスタ ７０６ 伝送線路 ７０７、７０８ コンデンサ ７０９ 電源端子

フロントページの続き Ｆターム(参考） 5J090 AA01 AA04 AA41 CA21 CA26 CA32 FA19 GN02 HA01 HA29 HA30 HA33 KA00 KA12 KA16 KA29 KA68 SA13 TA01 5J091 AA01 AA04 AA41 CA21 CA26 CA32 FA19 HA01 HA29 HA30 HA33 KA00 KA12 KA16 KA29 KA68 SA13 TA01

Claims (14)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 入力信号を増幅して出力信号として出力
   するトランジスタと、 前記トランジスタの入力に接続され、前記入力信号のイ
   ンピーダンスを整合させる第一の整合回路と、 前記トランジスタの出力に接続され、前記出力信号のイ
   ンピーダンスを整合させる第二の整合回路と、 前記トランジスタの出力に一方が接続された伝送線路
   と、 前記伝送線路の他方に一方が接続され、前記トランジス
   タからの前記出力信号の変調周波数成分の位相を制御す
   る位相制御手段と、 前記伝送線路と前記位相制御手段との間に一方が接続さ
   れ、他方が接地された第一のコンデンサと、 前記位相制御手段の他方に接続された電源端子と、 前記位相制御手段と前記電源端子との間に一方が接続さ
   れ、他方が接地された第二のコンデンサとを備え、 前記位相制御手段は、前記トランジスタの出力信号の相
   互変調歪みを低減するように前記位相を制御することを
   特徴とする低歪み電力増幅器。
2. 【請求項２】 入力信号を増幅して出力信号として出力
   するトランジスタと、 前記トランジスタの入力に接続され、前記入力信号のイ
   ンピーダンスを整合させる第一の整合回路と、 前記トランジスタの出力に接続され、前記出力信号のイ
   ンピーダンスを整合させる第二の整合回路と、 前記トランジスタの出力に一方が接続されたバイアス回
   路と、 前記バイアス回路の他方に接続された電源端子と、 前記トランジスタの出力に一方が接続され、第Ｎ次高調
   波（Ｎは２以上の整数）の位相を制御する位相制御手段
   とを備え、 前記位相制御手段は、前記トランジスタの出力信号の相
   互変調歪みを低減するように前記位相を制御することを
   特徴とする低歪み電力増幅器。
3. 【請求項３】 前記位相制御手段は、コイルであること
   を特徴とする請求項１または２に記載の低歪み電力増幅
   器。
4. 【請求項４】 前記位相制御手段は、コイルと、前記コ
   イルのいずれか一方と一方が接続され他方が接地された
   第三のコンデンサとから構成され、 前記位相制御手段の一方は、前記コイルのいずれか一方
   であり、 前記位相制御手段の他方は、前記コイルのいずれか一方
   に対する他方であることを特徴とする請求項１または２
   に記載の低歪み電力増幅器。
5. 【請求項５】 前記位相制御手段は、第二の伝送線路で
   あることを特徴とする請求項１または２に記載の低歪み
   電力増幅器。
6. 【請求項６】 前記第二の伝送線路を構成している基板
   の誘電率が、前記第一の整合回路または第二の整合回路
   を構成している基板の誘電率より大きいことを特徴とす
   る請求項５記載の低歪み電力増幅器。
7. 【請求項７】 前記第二の伝送線路は、ストリップ線路
   であることを特徴とする請求項５記載の低歪み電力増幅
   器。
8. 【請求項８】 前記第二の整合回路の出力に接続され、
   前記第二の整合回路からの出力信号の大きさを検出する
   出力レベル検出手段を備え、 前記位相制御手段は、前記検出された出力信号の大きさ
   によって前記制御する位相量を調節することを特徴とす
   る請求項１〜７のいずれかに記載の低歪み電力増幅器。
9. 【請求項９】 前記第二の整合回路の出力に接続され、
   前記第二の整合回路から出力される歪み信号の大きさを
   検出するための歪みレベル検出手段を備え、前記位相制
   御手段は、前記歪み信号が最小となるように、前記制御
   する位相量を調節することを特徴とする請求項１〜７の
   いずれかに記載の低歪み電力増幅器。
10. 【請求項１０】 入力端子に入力された入力信号を二分
    配して出力する分配回路と、 前記分配回路の出力端子の一方に接続され、前記分配回
    路からの出力信号のインピーダンスを調整する第一の整
    合回路と、 前記第一の整合回路の出力に接続され、前記第一の整合
    回路の出力信号を増幅する第一のトランジスタと、 前記第一のトランジスタの出力に接続され、前記第一の
    トランジスタの出力信号のインピーダンスを調整する第
    二の整合回路と、 前記第一のトランジスタの出力に接続された第一のバイ
    アス回路と、 前記分配回路の出力端子の他方に接続され、前記分配回
    路からの出力信号のインピーダンスを調整する第三の整
    合回路と、 前記第三の整合回路の出力に接続され、前記第三の整合
    回路の出力信号を増幅する第二のトランジスタと、 前記第二のトランジスタの出力に接続され、前記第二の
    トランジスタの出力信号のインピーダンスを調整する第
    四の整合回路と、 前記第二のトランジスタの出力に接続された第二のバイ
    アス回路と、 前記第二の整合回路の出力に一方の入力端子が接続さ
    れ、前記第四の整合回路の出力に他方の入力端子が接続
    された合成回路とを備え、 前記第一のバイアス回路と前記第二のバイアス回路は、
    前記第一のトランジスタの出力信号の所定の周波数にお
    けるインピーダンスと、前記第二のトランジスタの出力
    信号の前記所定の周波数におけるインピーダンスとは大
    きさが等しく、位相差が１８０度になるように構成され
    ていることを特徴とする低歪み電力増幅器。
11. 【請求項１１】 入力端子に入力された入力信号を二分
    配して出力する分配回路と前記分配回路の出力端子の一
    方に接続され、前記分配回路からの出力信号のインピー
    ダンスを調整する第一の整合回路と、前記第一の整合回
    路の出力に接続され、前記第一の整合回路の出力信号を
    増幅する第一のトランジスタと、 前記第一のトランジスタの出力に接続され、前記第一の
    トランジスタの出力信号のインピーダンスを調整する第
    二の整合回路と、 前記第一のトランジスタの出力に接続された第一のバイ
    アス回路と、 前記第一のトランジスタの出力に接続された第一の位相
    制御手段と、 前記分配回路の出力端子の他方に接続され、前記分配回
    路からの出力信号のインピーダンスを調整する第三の整
    合回路と、 前記第三の整合回路の出力に接続され、前記第三の整合
    回路の出力信号を増幅する第二のトランジスタと、 前記第二のトランジスタの出力に接続され、前記第二の
    トランジスタの出力信号のインピーダンスを調整する第
    四の整合回路と、 前記第二のトランジスタの出力に接続された第二のバイ
    アス回路と、 前記第二のトランジスタの出力に接続された第二の位相
    制御手段と、 前記第二の整合回路の出力に一方の入力端子が接続さ
    れ、前記第四の整合回路の出力に他方の入力端子が接続
    された合成回路とを備え、 前記第一の位相制御手段と前記第二の位相制御手段は、
    前記第一のトランジスタの出力信号の所定の周波数にお
    けるインピーダンスと、前記第二のトランジスタの出力
    信号の前記所定の周波数におけるインピーダンスとは大
    きさが等しく、位相差が１８０度になるように構成され
    ていることを特徴とする低歪み電力増幅器。
12. 【請求項１２】 入力端子に入力された入力信号を二分
    配して出力する分配回路と、 前記分配回路の出力端子の一方に接続され、前記分配回
    路からの出力信号のインピーダンスを調整する第一の整
    合回路と、 前記第一の整合回路の出力に接続され、前記第一の整合
    回路の出力信号を増幅する第一のトランジスタと、 前記第一のトランジスタの出力に接続され、前記第一の
    トランジスタの出力信号のインピーダンスを調整する第
    二の整合回路と、 前記第一のトランジスタの出力に接続された第一のバイ
    アス回路と、 前記分配回路の出力端子の他方に接続され、前記分配回
    路からの出力信号のインピーダンスを調整する第三の整
    合回路と、 前記第三の整合回路の出力に接続され、前記第三の整合
    回路の出力信号を増幅する第二のトランジスタと、 前記第二のトランジスタの出力に接続され、前記第二の
    トランジスタの出力信号のインピーダンスを調整する第
    四の整合回路と、 前記第二のトランジスタの出力に接続された第二のバイ
    アス回路と、 前記第二の整合回路の出力に一方の入力端子が接続さ
    れ、前記第四の整合回路の出力に他方の入力端子が接続
    された合成回路と、 前記第一のトランジスタの出力と前記第二のトランジス
    タの出力との間に接続された電磁界的結合手段とを備
    え、 前記電磁快適結合手段は、前記第一のトランジスタの出
    力信号の所定の周波数におけるインピーダンスと、前記
    第二のトランジスタの出力信号の前記所定の周波数にお
    けるインピーダンスとは大きさが等しく、位相差が１８
    ０度になるように前記第一のトランジスタの出力と前記
    第二のトランジスタの出力とを結合することを特徴とす
    る低歪み電力増幅器。
13. 【請求項１３】 前記所定の周波数とは、変調周波数ま
    たは変調周波数の第Ｎ次高調波（Ｎは２以上の整数）で
    あることを特徴とする請求項１０〜１２のいずれかに記
    載の低歪み電力増幅器。
14. 【請求項１４】 前記所定の周波数とは、搬送波の第Ｎ
    次高調波（Ｎは２以上の整数）の周波数であることを特
    徴とする請求項１０〜１２に記載の低歪み電力増幅器。