JP2002204133A - 高周波増幅器 - Google Patents

高周波増幅器

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JP2002204133A JP2000400451A JP2000400451A JP2002204133A JP 2002204133 A JP2002204133 A JP 2002204133A JP 2000400451 A JP2000400451 A JP 2000400451A JP 2000400451 A JP2000400451 A JP 2000400451A JP 2002204133 A JP2002204133 A JP 2002204133A
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capacitor
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frequency amplifier
bias
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Hiroshi Kushitani
洋 櫛谷
Hisayoshi Katou
久賀 加藤
Michio Tsuneoka
道朗 恒岡
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 携帯電話等の高周波機器に用いられる高周波
増幅器に適用でき、簡単な構成で高調波歪みを低減でき
るバイアス回路を構成する、またバイアス回路自体の電
圧降下を低減し、結果として消費電流が少なくかつ高効
率の高周波増幅器を実現することを目的とする。 【解決手段】 増幅回路と出力側整合回路とバイアス回
路からなる高周波増幅器において、前記バイアス回路は
第１の伝送線路と第１のコンデンサで構成された並列回
路の一端が前記増幅回路と前記出力側整合回路の間に接
続され、前記並列回路の他端が電源に接続されるととも
に第２のコンデンサを介して接地された構成を有するよ
うに設定することにより、増幅回路が増幅する信号の周
波数帯域においてオープン状態を保持しながら、所望の
周波数帯域でショート状態となるバイアス回路を形成す
ることになり、低域通過フィルタを用いることなく高調
波歪みを低減することができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は主として携帯電話等
の機器に用いられる高周波増幅器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】一般に、従来の高周波増幅器は図１４に
示すように、増幅回路１４０１と出力側整合回路１４０
２の間に伝送線路１４０３の一端を接続し、伝送線路１
４０３の他端を電源１４０５に接続するとともにコンデ
ンサ１４０４を介して接地した回路で構成されている。
【０００３】伝送線路１４０３は増幅回路１４０１が増
幅する信号の周波数帯域において４分の１波長となる長
さに設定される。コンデンサ１４０４は前記周波数帯域
で充分ショート状態となるように比較的大きな容量値に
設定される。
【０００４】この結果、電源１４０５から流れてきたバ
イアス電流は直流なのでコンデンサ１４０４には流れ
ず、伝送線路１４０３を経由して増幅回路１４０１に流
れて駆動させる。増幅回路１４０１は前記周波数帯域に
おいて信号を増幅し、同時に前記周波数帯域のｎ倍(ｎ
は整数)の帯域において高調波歪みを生み出す。また前
記周波数帯域においてコンデンサ１４０４は充分にショ
ート状態であり伝送線路１４０３は４分の１波長である
ので、伝送線路１４０３の一端では位相が反転してはオ
ープン状態となって増幅された信号はバイアス回路１４
０６には流れずに出力側整合回路１４０２を介して出力
される。
【０００５】また前記周波数帯域の２ｎ倍の周波数帯域
においてもコンデンサ１４０４は充分にショート状態で
あり、かつ伝送線路１４０３は２分の１波長となる長さ
であるので、バイアス回路１４０６はノッチとして作用
する。従って前記２倍の周波数帯域における高調波歪み
が低減され、出力側整合回路１４０２に流れない。
【０００６】一例として図１５に増幅回路１４０１の出
力インピーダンスが3.2-j5.7Ωで出力する周波数帯が９
００ＭＨｚである高周波増幅器の周波数特性を示す。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】従来例の高周波増幅器
のバイアス回路は、高周波増幅器の主要な高調波歪みで
ある２倍波の周波数帯域および３倍波の周波数帯域にお
けるショート状態が不十分であるため、高調波歪みを低
減させるために整合回路に続いて低域通過フィルタを接
続する必要があり、回路が大きくなるうえに低域通過フ
ィルタの損失が加わるために高周波増幅器の効率を下
げ、所望の電力を発生させるための消費電流が増大する
という課題を有していた。
【０００８】本発明は上記課題を解決するためのもので
あり、簡単な構成で高調波歪みを低減できるバイアス回
路を構成する、またバイアス回路自体の電圧降下を低減
し、結果として消費電流が少なくかつ高効率の高周波増
幅器を実現することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は、増幅回路と出力側整合回路とバイアス回路
からなる高周波増幅器において、前記バイアス回路は第
１の伝送線路と第１のコンデンサで構成された並列回路
の一端が前記増幅回路と前記出力側整合回路の間に接続
され、前記並列回路の他端が電源に接続されるとともに
第２のコンデンサを介して接地された構成を有するよう
に設定したものである。
【００１０】この構成によって増幅回路が増幅する信号
の周波数帯域においてオープン状態を保持しながら、所
望の周波数帯域でショート状態となるバイアス回路を形
成することになり、低域通過フィルタを用いることなく
高調波歪みを低減することができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】本発明の請求項１に記載の発明
は、増幅回路と出力側整合回路とバイアス回路からなる
高周波増幅器において、前記バイアス回路は第１の伝送
線路と第１のコンデンサで構成された並列回路の一端が
前記増幅回路と前記出力側整合回路の間に接続され、前
記並列回路の他端が電源に接続されるとともに第２のコ
ンデンサを介して接地された構成を有することを特徴と
する高周波増幅器であり、増幅回路が増幅する信号の周
波数帯域においてオープン状態を保持しながら、所望の
周波数帯域でショート状態となるバイアス回路を形成す
ることができ、高調波歪みの低減が可能となる効果があ
る。
【００１２】本発明の請求項２に記載の発明は、出力側
整合回路が第３のコンデンサと第１のインダクタと第４
のコンデンサからなり、前記第３のコンデンサの一端が
前記第１のインダクタの一端と出力端子に接続され、前
記第１のインダクタの他端が前記第４のコンデンサの一
端とバイアス回路と増幅回路に接続され、前記第３のコ
ンデンサの他端と前記第４のコンデンサの他端が接地さ
れた回路で構成され、かつ第１のコンデンサが削除され
たことを特徴とする請求項１記載の高周波増幅器であ
り、増幅回路が増幅する信号の周波数帯域においてオー
プン状態を保持しながら、所望の周波数帯域でショート
状態となるバイアス回路の素子数を削減できる効果があ
る。
【００１３】本発明の請求項３に記載の発明は、増幅回
路と出力側整合回路とバイアス回路からなる高周波増幅
器において、前記バイアス回路は第２の伝送線路と第５
のコンデンサで構成された並列回路の一端が前記増幅回
路と前記出力側整合回路の間に接続され、前記並列回路
の他端が電源に接続されるとともに第２のインダクタの
一端が接続され、第２のインダクタの他端に第６のコン
デンサが接続され、第６のコンデンサの他端が接地され
たことを特徴とする高周波増幅器であり、短い伝送線路
でバイアス回路を構成できるためバイアス回路における
電圧降下を低減でき、消費電流の少ない高周波増幅器を
構成できる効果がある。
【００１４】本発明の請求項４に記載の発明は、増幅回
路と出力側整合回路とバイアス回路からなる高周波増幅
器において、前記バイアス回路は第３の伝送線路の一端
が前記増幅回路と前記出力側整合回路の間に接続され、
前記第３の伝送線路の他端が第３のインダクタの一端と
第７のコンデンサの一端と第４の伝送線路の一端に接続
され、前記第３のインダクタの他端と第８のコンデンサ
の一端が接続され、第７のコンデンサの他端と第８のコ
ンデンサの他端が接地され、前記第４の伝送線路の他端
が電源に接続されるとともに第９のコンデンサを介して
接地された構成を有することを特徴とする高周波増幅器
であり、一つのバイアス回路で二つの周波数帯域におい
てショート状態を形成できる効果がある。
【００１５】本発明の請求項５に記載の発明は、第４の
伝送線路の両端に第１０のコンデンサが並列接続され、
前記第４の伝送線路と第１０のコンデンサからなる並列
回路と第９のコンデンサの間に第４のインダクタが挿入
されていることを特徴とする請求項４記載の高周波増幅
器であり、二つの周波数帯域においてショート状態を形
成できるバイアス回路を構成する伝送線路を短くでき、
バイアス回路における電圧降下の低減が可能となるので
消費電流の少ない高周波増幅器を構成できる効果があ
る。
【００１６】本発明の請求項６に記載の発明は、増幅回
路と出力側整合回路と少なくとも二つのバイアス回路か
らなる高周波増幅器において、第１のバイアス回路は第
５の伝送線路と第１１のコンデンサからなり、前記第２
のバイアス回路は第６の伝送線路と第１２のコンデンサ
からなる回路であって、前記増幅回路と前記出力側整合
回路の間に前記第５の伝送線路の一端と前記第６の伝送
線路の一端が接続され、前記第５の伝送線路の他端が第
１１のコンデンサを介して接地され、前記第６の伝送線
路の他端が第１２のコンデンサを介して接地され、かつ
前記第５の伝送線路の他端および前記第６の伝送線路の
他端が共通の電源に接続されている構成を有することを
特徴とする高周波増幅器であり、増幅回路に流れ込む電
流が分散されてバイアス回路における電圧降下の低減が
可能となるので消費電流の少ない高周波増幅器を構成で
きる効果がある。
【００１７】本発明の請求項７に記載の発明は、複数個
のバイアス回路の少なくとも一つは請求項１のバイアス
回路で構成されたことを特徴とする請求項６記載の高周
波増幅器であり、増幅回路に流れ込む電流が分散されて
バイアス回路における電圧降下の低減が可能となり、か
つ少なくとも二つの周波数帯域においてショート状態を
形成できる効果がある。
【００１８】本発明の請求項８に記載の発明は、第３の
コンデンサと第１のインダクタと第４のコンデンサから
なる請求項２記載の出力側整合回路と、第１のコンデン
サを削除した請求項１記載のバイアス回路が少なくとも
一つ接続されたことを特徴とする請求項６記載の高周波
増幅器であり、増幅回路に流れ込む電流が分散されてバ
イアス回路における電圧降下の低減が可能となり、かつ
少なくとも二つの周波数帯域においてショート状態を形
成できる効果がある。
【００１９】本発明の請求項９に記載の発明は、複数個
のバイアス回路の少なくとも一つは請求項３ないし５記
載のバイアス回路で構成されたことを特徴とする請求項
７記載の高周波増幅器であり、高調波の周波数帯域にお
けるショート状態が強調できる効果がある。
【００２０】本発明の請求項１０に記載の発明は、複数
個のバイアス回路の少なくとも一つは第１のインダクタ
の他端と第４のコンデンサの一端との接続点に接続され
ていることを特徴とする請求項８または９記載の高周波
増幅器であり、複数個のバイアス回路の接続点を振り分
けて増幅回路と整合回路の間隔を短くできるので、出力
信号の損失を低減できる効果がある。
【００２１】本発明の請求項１１に記載の発明は、第１
のインダクタの他端と第４のコンデンサの一端との接続
点に接続されているバイアス回路が第１のコンデンサを
削除した請求項１記載のバイアス回路であることを特徴
とする請求項１０記載の高周波増幅器であり、増幅回路
と整合回路の間隔を短くして出力信号の損失を低減でき
るバイアス回路の素子数を低減する効果がある。
【００２２】本発明の請求項１２に記載の発明は、出力
整合回路を構成するインダクタが第１３のコンデンサと
の並列接続回路であることを特徴とする請求項２、８、
９、１０、１１のいずれかに記載の高周波増幅器であ
り、高調波の周波数帯域におけるショート状態が強調で
き、出力信号の伝送経路を短くできる効果がある。
【００２３】本発明の請求項１３に記載の発明は、請求
項１ないし１２のいずれかに記載のバイアス回路の伝送
線路とインダクタが誘電体表面に形成した電極パターン
で構成されたことを特徴とする高周波増幅器であり、増
幅回路を実装する誘電体基板に回路内のインダクタを直
接形成するので回路素子を少なくすることができ、高周
波増幅器を低価格で構成できる効果がある。
【００２４】本発明の請求項１４に記載の発明は、請求
項１ないし１２のいずれかに記載のバイアス回路が誘電
体基板内に形成された電極パターンで構成されたことを
特徴とする高周波増幅器であり、増幅回路を実装する誘
電体基板に回路内のインダクタおよびコンデンサを内装
するので回路素子を少なくすることができ、高周波増幅
器を低価格で構成できる効果がある。
【００２５】本発明の請求項１５に記載の発明は、請求
項１ないし１４のいずれかに記載の高周波増幅器を用い
たことを特徴とする移動体通信機器であり、高調波歪み
を低減できるバイアス回路を接続することになるので、
高周波増幅器を小型で高効率にすることができ、結果と
して性能の良い移動体通信機器を構成できる効果があ
る。
【００２６】以下、本発明の実施の形態について、図１
から図１３を用いて説明する。
【００２７】（実施の形態１）図１は本発明の実施の形
態１における高周波増幅器の回路図である。図１におい
て、高周波増幅器は増幅回路１０１と出力側整合回路１
０２の間に第１の伝送線路１０３と第１のコンデンサ１
０４からなる並列回路の一端を接続し、前記並列回路の
他端を電源１０５に接続するとともに第２のコンデンサ
１０６を介して接地した回路で構成されている。
【００２８】以上のように構成された高周波増幅器につ
いて、以下その動作を説明する。また以下の説明では増
幅回路が増幅する信号の周波数帯域をｆ、増幅回路が増
幅する信号の２倍波の周波数帯域を２ｆ、増幅回路が増
幅する信号の３倍波の周波数帯域を３ｆ、(以下、４
ｆ、５ｆ、)のように略記する。
【００２９】第１の伝送線路１０３は３ｆの２分の１波
長となる長さに設定される。また第１のコンデンサ１０
４の容量値は第１の伝送線路１０３との間で形成する並
列回路がｆにおいて高インピーダンス、すなわちオープ
ン状態となるように設定される。第２のコンデンサ１０
６はｆより高い周波数帯域で充分ショート状態となるよ
うに比較的大きな容量値に設定される。
【００３０】電源１０５から流れてきたバイアス電流は
直流なので第１のコンデンサ１０４や第２のコンデンサ
１０６には流れず、第１の伝送線路１０３を経由して増
幅回路１０１に流れて駆動させる。増幅回路１０１はｆ
において信号を増幅し、同時に高調波歪みを生み出す。
第１の伝送線路１０３と第１のコンデンサ１０４が形成
する並列回路はｆにおいてオープン状態であるので、増
幅された信号はバイアス回路１０７には流れずに出力側
整合回路１０２を介して出力される。
【００３１】また３ｆにおいて、第２のコンデンサ１０
６は充分にショート状態であり、第１の伝送線路１０３
は２分の１波長となる長さであるため、バイアス回路１
０７はノッチとして作用する。従って３ｆにおける高調
波歪みが低減され、出力側整合回路１０２に流れない。
【００３２】なお、本実施の形態における第１の伝送線
路１０３は３ｆにおいて２分の１波長となる長さに設定
されているが、これはｎ×ｆ(ｎは３以上の素数)におい
て２分の１波長となる長さに設定してもよい。この場合
はｎ倍の周波数帯域における高周波増幅器の高調波歪み
を低減することができる。
【００３３】なお、本実施の形態におけるバイアス回路
１０７は第１の伝送線路１０３と第１のコンデンサ１０
４と第２のコンデンサ１０６からなる回路で構成されて
いるが、図２に示すように出力側整合回路２０２が第３
のコンデンサ２０８と第１のインダクタ２０９と第４の
コンデンサ２１０からなる回路で構成され、第３のコン
デンサ２０８の一端が増幅回路１０１と第１の伝送線路
１０３の一端と第１のインダクタ２０９の一端に接続さ
れ、第１のインダクタ２０９の他端が第４のコンデンサ
２１０の一端と接続され、第３のコンデンサ２０８の他
端と第４のコンデンサ２１０の他端が接地されている場
合は、第１のコンデンサ１０４を削除したバイアス回路
２０７としてもよい。
【００３４】出力側整合回路２０２はｆにおいてインピ
ーダンスを５０オームに整合するように各素子値が設定
される。また第２のコンデンサ１０６はｆより高い周波
数帯域では充分にショート状態となっており、第１の伝
送線路１０３、および第１の伝送線路１０３に並列接続
されている第１のコンデンサ１０４、および第３のコン
デンサ２０８はｆにおいて並列接続していると考えるこ
とができる。従って、図１における第１のコンデンサ１
０４と第３のコンデンサ２０８は合成でき、結果として
第１のコンデンサ１０４を削除できる。
【００３５】一例として増幅回路１０１の出力側のイン
ピーダンスが3.2-j5.7Ω、ｆ＝９００ＭＨｚである場合
の周波数特性を図３に示す。図３から分かるように、ｆ
において整合がとれて信号が通過し、３ｆにおいて信号
が通過しない周波数特性となっている。
【００３６】なお、本実施の形態における伝送線路およ
びコンデンサの形成方法にはさまざまな方法があるが、
本発明はそれらの細部に限定されるものではない。
【００３７】また、移動体通信機器において本発明の高
周波増幅器を用いることにより簡単な構成で高調波歪み
を低減できるので、小型で高性能である移動体通信機器
を構成できる。
【００３８】（実施の形態２）図４は本発明の実施の形
態２における高周波増幅器の回路図である。図４におい
て、高周波増幅器は増幅回路４０１と出力側整合回路４
０２の間に第２の伝送線路４０３と第５のコンデンサ４
０４からなる並列回路の一端を接続し、前記並列回路の
他端を電源４０５に接続するとともに第２のインダクタ
４０６の一端を接続し、第２のインダクタ４０６の他端
に第６のコンデンサ４０７の一端を接続し、第６のコン
デンサ４０７の他端を接地した回路で構成されている。
【００３９】以上のように構成された高周波増幅器につ
いて、以下その動作を説明する。
【００４０】第２の伝送線路４０３はｆにおける４分の
１波長よりも短い長さに設定される。また第５のコンデ
ンサ４０４の容量値は第２の伝送線路４０３との間で形
成する並列回路がｆにおいて高インピーダンス、すなわ
ちオープン状態となるように設定される。第６のコンデ
ンサ４０７の容量値はバイアス回路４０８を構成する他
の素子のインピーダンス条件を乱さない、かつｆより高
い周波数帯域で充分にショート状態となるように比較的
大きな容量値に設定される。
【００４１】電源４０５から流れてきたバイアス電流は
直流なので第５のコンデンサ４０４や第６のコンデンサ
４０７には流れず、第２の伝送線路４０３を経由して増
幅回路４０１に流れて駆動させる。増幅回路４０１はｆ
において信号を増幅し、同時に高調波歪みを生み出す。
第２の伝送線路４０３と第５のコンデンサ４０４が形成
する並列回路はｆにおいてオープン状態であるので、増
幅された信号はバイアス回路４０８には流れずに出力側
整合回路４０２を介して出力される。
【００４２】また第２の伝送線路４０３と第５のコンデ
ンサ４０４はｆにおいてオープン状態を形成するため、
ｆより高い周波数帯域においては容量性のインピーダン
スを示す。この合成インピーダンスと第２のインダクタ
４０６がｎ×ｆ(ｎは２以上の整数)において直列共振と
なるように第２のインダクタ４０６のインダクタンスが
設定される。第６のコンデンサ４０７はｎ×ｆの周波数
帯域では充分ショート状態であるので、バイアス回路４
０８はノッチとして作用する。従ってｎ×ｆにおける高
調波歪みが低減され、出力側整合回路４０２に流れな
い。また、第２の伝送線路４０３は実施の形態１におけ
る第１の伝送線路１０３よりも短いので、バイアス電流
の電圧降下が低減される。この結果増幅回路４０１にお
ける効率が改善される。
【００４３】なお、本実施の形態における伝送線路およ
びインダクタおよびコンデンサの形成方法にはさまざま
な方法があるが、本発明はそれらの細部に限定されるも
のではない。
【００４４】また、移動体通信機器において本発明の高
周波増幅器を用いることにより簡単な構成で高調波歪み
を低減でき、またバイアス電流の電圧降下を低減できる
ので、小型で高性能である移動体通信機器を構成でき
る。
【００４５】（実施の形態３）図５は本発明の実施の形
態３における高周波増幅器の回路図である。図５におい
て、高周波増幅器は増幅回路５０１と出力側整合回路５
０２の間に第３の伝送線路５０３の一端を接続し、前記
第３の伝送線路５０３の他端と第３のインダクタ５０４
の一端と第７のコンデンサ５０５の一端と第４の伝送線
路５０６の一端を接続し、第３のインダクタ５０４の他
端に第８のコンデンサ５０７の一端を接続し、第７のコ
ンデンサ５０５の他端と第８のコンデンサ５０７の他端
を接地し、第４の伝送線路５０６の他端を電源５０８に
接続するとともに第９のコンデンサ５０９を介して接地
した回路で構成されている。
【００４６】以上のように構成された高周波増幅器につ
いて、以下その動作を説明する。
【００４７】第３の伝送線路５０３は３ｆの２分の１波
長となる長さに設定される。第７のコンデンサ５０５は
ｆより高い周波数帯域で充分ショート状態となるように
比較的大きな容量値に設定される。第３のインダクタ５
０４のインダクタンス値は第７のコンデンサ５０５との
間で形成する並列回路が２ｆにおいて高インピーダン
ス、すなわちオープン状態となるように設定される。第
８のコンデンサ５０７はバイアス電流を遮断するために
充分大きな容量値に設定される。また第４の伝送線路５
０６と第３の伝送線路５０３を併せた長さは２ｆで２分
の１波長となる長さに設定され、第９のコンデンサ５０
９はｆより高い周波数帯域で充分ショート状態となるよ
うに比較的大きな容量値に設定される。
【００４８】電源５０８から流れてきたバイアス電流は
直流なので第９のコンデンサ５０９、第７のコンデンサ
５０５、第８のコンデンサ５０７には流れず、第４の伝
送線路５０６および第３の伝送線路５０３を経由して増
幅回路５０１に流れて駆動させる。増幅回路５０１はｆ
において信号を増幅し、同時に高調波歪みを生み出す。
バイアス回路５１０はｆにおいてオープン状態であるの
で、増幅された信号はバイアス回路５１０には流れずに
出力側整合回路５０２を介して出力される。
【００４９】また２ｆにおいて、第９のコンデンサ５０
９は充分にショート状態、また第３のインダクタ５０４
と第７のコンデンサ５０５はオープン状態、また第３の
伝送線路５０３と第４の伝送線路５０６は両者の合計長
さが２分の１波長となる長さであるため、バイアス回路
５１０はノッチとして作用する。従って２ｆにおける高
調波歪みが低減され、出力側整合回路５０２に流れな
い。
【００５０】また３ｆにおいて、第７のコンデンサ５０
５は充分にショート状態であり、第３の伝送線路５０３
は２分の１波長となる長さであるため、バイアス回路５
１０はノッチとして作用する。従って３ｆにおける高調
波歪みが低減され、出力側整合回路５０２に流れない。
【００５１】結果として、バイアス回路５１０はｆにお
いて増幅された信号は流れず、２ｆおよび３ｆにおける
高調波歪みを低減させる回路として動作する。
【００５２】一例として増幅回路５０１の出力側のイン
ピーダンスが3.2-j5.7Ω、ｆ＝９００ＭＨｚである場合
の周波数特性を図６に示す。図６から分かるように、ｆ
において整合がとれて信号が通過し、２ｆおよび３ｆに
おいて信号が通過しない周波数特性となっている。
【００５３】なお、本実施の形態における第３の伝送線
路５０３は３ｆにおいて２分の１波長となる長さに設定
されているが、これはｍ×ｆ(ｍは３以上の素数)におい
て２分の１波長となる長さに設定してもよい。また第３
の伝送線路５０３と第４の伝送線路５０６は２ｆにおい
て両者の合計長さが２分の１波長となる長さに設定され
ているが、これはｎ×ｆ(ｎは２以上の整数)において２
分の１波長となる長さに設定してもよい。ｍ＞ｎである
とき、ｍ倍およびｎ倍の周波数帯域における高周波増幅
器の高調波歪みを低減することができる。
【００５４】なお、本実施の形態における第３の伝送線
路５０３の長さは３ｆにおいて２分の１波長となる長さ
に設定されているが、これは図４に示すバイアス回路の
ように第２の伝送線路４０３と第５のコンデンサ４０４
が形成する並列回路としてもよい。この場合は前記並列
回路の３ｆにおける合成インピーダンスが容量性とな
り、前記合成インピーダンスと第３のインダクタが３ｆ
において直列共振となるように設定し、改めて第３のイ
ンダクタ５０４と第７のコンデンサ５０５が２ｆにおい
て並列共振となるように設定すれば、バイアス回路５１
０は２ｆおよび３ｆにおいて同様にノッチとして作用す
る。またこのとき第３の伝送線路５０３が短く設定でき
るのでバイアス電流の電圧降下が低減でき、結果として
高周波増幅器の効率を向上させることができる。
【００５５】なお、本実施の形態における第４の伝送線
路５０６はその他端が電源５０８に接続するとともに第
９のコンデンサ５０９を介して接地した回路で構成され
ているが、これは図７に示すように第４の伝送線路５０
６と第１０のコンデンサ７１２を並列回路とし、第９の
コンデンサ５０９と前記並列回路との間に第４のインダ
クタ７１３を挿入した回路で構成してもよい。この場合
は第３の伝送線路５０３と第４の伝送線路５０６の合計
長さがｆにおいて４分の１波長よりも短い長さに設定す
る。また２ｆにおける前記並列回路の合成インピーダン
スは容量性を示すので、前記合成インピーダンスと第４
のインダクタ７１３が２ｆにおいて直列共振となるよう
に設定し、第９のコンデンサ５０９はバイアス電流を遮
断できるように充分大きな容量値に設定する。以上のよ
うに設定すれば、バイアス回路７１４は２ｆおよび３ｆ
において同様にノッチとして作用する。またこのとき第
４の伝送線路５０６が短く設定できるのでバイアス電流
の電圧降下を低減でき、結果として高周波増幅器の効率
を向上させることができる。
【００５６】なお、本実施の形態における伝送線路およ
びコンデンサの形成方法にはさまざまな方法があるが、
本発明はそれらの細部に限定されるものではない。
【００５７】また、移動体通信機器において本発明の高
周波増幅器を用いることにより簡単な構成で高調波歪み
を低減できるので、小型で高性能である移動体通信機器
を構成できる。
【００５８】（実施の形態４）図８は本発明の実施の形
態４における高周波増幅器の回路図である。図８におい
て、高周波増幅器は増幅回路８０１と出力側整合回路８
０２の間に第５の伝送線路８０３の一端と第６の伝送線
路８０４の一端を接続し、前記第５の伝送線路８０３の
他端を電源８０５に接続するとともに第１１のコンデン
サ８０６を介して接地し、前記第６の伝送線路８０４の
他端を同じ電源８０５に接続するとともに第１２のコン
デンサ８０７を介して接地した回路で構成されている。
【００５９】以上のように構成された高周波増幅器につ
いて、以下その動作を説明する。
【００６０】第５の伝送線路８０３はｆの４分の１波長
となる長さに設定され、第６の伝送線路８０４はｆの４
分の１波長となる長さに設定される。また第１１のコン
デンサ８０６の容量値および第１２のコンデンサ８０７
の容量値はともにｆより高い周波数帯域で充分ショート
状態となるように比較的大きな容量値に設定される。
【００６１】電源８０５から流れてきたバイアス電流は
直流なので第１１のコンデンサ８０６や第１２のコンデ
ンサ８０７には流れず、第５の伝送線路８０３と第６の
伝送線路８０４に等分に分割された後、再び合流して増
幅回路８０１に流れて駆動させる。増幅回路８０１はｆ
において信号を増幅し、同時に高調波歪みを生み出す。
ｆにおいて第１１のコンデンサ８０６が充分にショート
状態であるため、第５の伝送線路８０３の一端では位相
が反転してオープン状態となり、増幅された信号は第１
のバイアス回路８０８には流れない。また同様にｆにお
いて第１２のコンデンサ８０７が充分にショート状態で
あるため、第６の伝送線路８０４の一端では位相が反転
してオープン状態となり、増幅された信号は第２のバイ
アス回路８０９には流れない。従って増幅回路８０１で
増幅された信号は出力側整合回路８０２を介して出力さ
れる。
【００６２】また２ｆにおいて、第１１のコンデンサ８
０６は充分にショート状態であり、第５の伝送線路８０
３は２分の１波長となる長さであるため、第１のバイア
ス回路８０８はノッチとして作用する。従って２ｆにお
ける高調波歪みが低減され、出力側整合回路８０２に流
れない。同様に第１２のコンデンサ８０７は充分にショ
ート状態であり、第６の伝送線路８０４は２分の１波長
となる長さであるため、第２のバイアス回路８０９はノ
ッチとして作用する。従って２ｆにおける高調波歪みが
低減され、出力側整合回路８０２に流れない。
【００６３】また本バイアス回路はｆの偶数倍の周波数
帯域においてもノッチとして作用するので、その周波数
特性は減衰極を形成する。
【００６４】従って本実施の形態では、電圧降下が半減
されかつ同じ周波数帯域でノッチが重なるので、高効率
の高周波増幅器を構成でき、また主に２ｆにおける高調
波歪みをより低減できる。
【００６５】なお、本実施の形態における二つのバイア
ス回路はともにｆ以上の周波数帯域において充分ショー
ト状態となるコンデンサが接続されているが、これは図
９に示すように一つでもよい。この場合はバイアス回路
の実装面積が小さくなる効果がある。
【００６６】なお、本実施の形態におけるバイアス回路
は同じ回路で構成されているが、二つのうち少なくとも
一つは図１に示されているバイアス回路１０７を接続し
てもよい。実施の形態１において説明したようにバイア
ス回路１０７は３ｆにおいてノッチを形成するので、こ
の場合は２ｆ(４ｆ、６ｆ、…)の他に３ｆにおいても高
調波歪みを低減できる回路を構成できる効果がある。
【００６７】また、本実施の形態におけるバイアス回路
と出力側整合回路を図２に示すバイアス回路２０７と出
力側整合回路２０２としてもよい。この場合は主に２ｆ
および３ｆの高調波歪みを低減できる回路の素子数を削
減できる効果がある。
【００６８】なお、本実施の形態におけるバイアス回路
は同じ回路で構成されているが、二つのうち少なくとも
一つは図４に示されているバイアス回路４０８、もしく
は図５に示されているバイアス回路５１０、もしくは図
７に示されているバイアス回路７１４を接続しても同様
にバイアス電流の電圧降下を低減でき、２ｆにおける高
調波歪みをより低減できる、または２ｆ(４ｆ、６ｆ、
…)の他に３ｆにおいても高調波歪みを低減できる回路
を構成できる効果がある。
【００６９】なお、本実施の形態における二つのバイア
ス回路はともに増幅回路８０１と出力側整合回路８０２
の間に接続されているが、これは図１０に示すように出
力側整合回路として図２の出力側整合回路２０２を接続
し、第１のインダクタ２０９の両側にバイアス回路を接
続してもよい。この場合は増幅回路８０１と出力側整合
回路２０２を接続する配線を短くすることができるの
で、結果としてｆにおける増幅した信号の損失を低減で
きる効果がある。
【００７０】また、第１のインダクタと第４のコンデン
サ２１０の接続点に接続するバイアス回路が図１に示す
バイアス回路１０７であるときは同様に第１のコンデン
サ１０４の容量値を第４のコンデンサ２１０の容量値に
含むことができる。この場合もバイアス回路を実装する
面積を削減できる効果がある。
【００７１】なお、本実施の形態における伝送線路およ
びコンデンサの形成方法にはさまざまな方法があるが、
本発明はそれらの細部に限定されるものではない。
【００７２】また、移動体通信機器において本発明の高
周波増幅器を用いることにより簡単な構成で高調波歪み
を低減できるので、小型で高性能である移動体通信機器
を構成できる。
【００７３】また、出力側整合回路を図２に示す第３の
コンデンサ２０８と第１のインダクタ２０９と第４のコ
ンデンサで構成する出力側整合回路２０２とする場合、
第１のインダクタは図１１に示すように第１４のコンデ
ンサとの並列回路としてもよい。この場合は出力信号の
伝送経路が短く設定できるので信号の損失を低減できる
とともに、並列回路の共振点を２ｆもしくは３ｆなどの
増幅回路８０１による高調波歪みの周波数とあわせるこ
とで歪みを低減できる効果がある。本効果は実施の形態
１、実施の形態２、および実施の形態３のすべてにおい
て適用できる。
【００７４】（実施の形態５）図１２は本発明の実施の
形態５における高周波増幅器の回路図である。図１２に
おいて、高周波増幅器は誘電体基板１２０１上にＰＡ−
ＩＣ１２０２とチップコンデンサ１２０３を実装し、伝
送線路１２０４およびインダクタ１２０５は電極パター
ンで描かれており、その等価回路は実施の形態１、実施
の形態２、実施の形態３、もしくは実施の形態４で説明
した回路となっている。
【００７５】以上のように構成された高周波増幅器につ
いて、以下その動作を説明する。
【００７６】回路の高周波的な動作は実施の形態１、実
施の形態２、実施の形態３、もしくは実施の形態４で説
明した動作と同じである。本実施の形態では伝送線路お
よびインダクタおよび素子間の接続用の電極がすべて同
じ工程で作製することができるため、高周波増幅器を低
価格で実現できる。
【００７７】なお、本実施の形態では伝送線路は誘電体
基板上の電極パターンで形成されているがこれはチップ
インダクタでもよい。この場合は回路の面積を小さくで
きる効果がある。
【００７８】（実施の形態６）図１３は本発明の実施の
形態６における高周波増幅器の回路図である。図１３に
おいて、高周波増幅器は複数個の誘電体層１３０１の間
にコンデンサ用電極１３０２とインダクタ用電極１３０
３が配置され、最上層の誘電体層の上側にＰＡ−ＩＣ１
３０４が実装され、各素子間は電気的に接続された構造
を有し、その等価回路は実施の形態１、実施の形態２、
実施の形態３、もしくは実施の形態４で説明した回路と
なっている。
【００７９】以上のように構成された高周波増幅器につ
いて、以下その動作を説明する。
【００８０】回路の高周波的な動作は実施の形態１、実
施の形態２、実施の形態３、もしくは実施の形態４で説
明した動作と同じである。本実施の形態では伝送線路お
よびインダクタおよびコンデンサが誘電体層に内装され
るため、部品点数が削減でき高周波増幅器を低価格で実
現できる。
【００８１】なお、本実施の形態では伝送線路およびイ
ンダクタおよびコンデンサが誘電体層に内装されている
が、これらのうち一部は実施の形態５に示すようにＰＡ
−ＩＣ１３０４と同じ層にチップもしくは電極パターン
として実装してもよい。この場合は回路の設計の自由度
が大きくなる効果がある。
【００８２】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、増幅回路
と出力側整合回路とバイアス回路からなる高周波増幅器
において、前記バイアス回路は第１の伝送線路と第１の
コンデンサで構成された並列回路の一端が前記増幅回路
と前記出力側整合回路の間に接続され、前記並列回路の
他端が電源に接続されるとともに第２のコンデンサを介
して接地された構成とすることによって、増幅回路が増
幅する信号の周波数帯域においてオープン状態を保持し
ながら、所望の周波数帯域でショート状態となるバイア
ス回路を形成することができ、その結果高調波歪みを低
減できる。
【００８３】また共通の電源に接続するバイアス回路を
少なくとも二つ接続することによって、バイアス回路自
体の電圧降下を低減し、その結果消費電流が少なくかつ
高効率の高周波増幅器を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１における高周波増幅器の
回路図
【図２】本発明の実施の形態１における高周波増幅器の
別の構成例を示す回路図
【図３】本発明の実施の形態１における高周波増幅器の
周波数特性図
【図４】本発明の実施の形態２における高周波増幅器の
別の構成例を示す回路図
【図５】本発明の実施の形態３における高周波増幅器の
回路図
【図６】本発明の実施の形態３における高周波増幅器の
周波数特性図
【図７】本発明の実施の形態３における高周波増幅器の
回路図
【図８】本発明の実施の形態４における高周波増幅器の
回路図
【図９】本発明の実施の形態４における高周波増幅器の
別の構成例を示す回路図
【図１０】本発明の実施の形態４における高周波増幅器
の別の構成例を示す回路図
【図１１】本発明の実施の形態４における高周波増幅器
の別の構成例を示す回路図
【図１２】本発明の実施の形態５における高周波増幅器
の回路図
【図１３】本発明の実施の形態６における高周波増幅器
の回路図
【図１４】従来例における高周波増幅器の回路図
【図１５】従来例における高周波増幅器の周波数特性図
【符号の説明】
１０１ 増幅回路 １０２ 出力側整合回路 １０３ 第１の伝送線路 １０４ 第１のコンデンサ １０５ 電源 １０６ 第２のコンデンサ １０７ バイアス回路 １０８ 出力端子
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 恒岡 道朗 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 Ｆターム(参考） 5J006 HD08 JA02 JA05 JA12 JA31 LA01 NA08 NB09 5J011 CA15 5J067 AA04 AA41 AA67 CA27 CA36 CA73 CA76 CA93 FA10 FA12 FA20 HA29 HA33 KA12 KA13 KA29 KA42 KA45 KA68 KS15 KS17 KS25 KS28 LS12 QS02 QS05 SA14 TA01 TA03 5K060 BB07 CC12 HH09 HH11 JJ03 JJ04 LL07 LL15 MM00

Claims (15)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 増幅回路と出力側整合回路とバイアス回
    路からなる高周波増幅器において、前記バイアス回路は
    第１の伝送線路と第１のコンデンサで構成された並列回
    路の一端が前記増幅回路と前記出力側整合回路の間に接
    続され、前記並列回路の他端が電源に接続されるととも
    に第２のコンデンサを介して接地された構成を有するこ
    とを特徴とする高周波増幅器。
  2. 【請求項２】 出力側整合回路が第３のコンデンサと第
    １のインダクタと第４のコンデンサからなり、前記第３
    のコンデンサの一端が前記第１のインダクタの一端と出
    力端子に接続され、前記第１のインダクタの他端が前記
    第４のコンデンサの一端とバイアス回路と増幅回路に接
    続され、前記第３のコンデンサの他端と前記第４のコン
    デンサの他端が接地された回路で構成され、かつ第１の
    コンデンサが削除されたことを特徴とする請求項１記載
    の高周波増幅器。
  3. 【請求項３】 増幅回路と出力側整合回路とバイアス回
    路からなる高周波増幅器において、前記バイアス回路は
    第２の伝送線路と第５のコンデンサで構成された並列回
    路の一端が前記増幅回路と前記出力側整合回路の間に接
    続され、前記並列回路の他端が電源に接続されるととも
    に第２のインダクタの一端が接続され、第２のインダク
    タの他端に第６のコンデンサが接続され、第６のコンデ
    ンサの他端が接地されたことを特徴とする高周波増幅
    器。
  4. 【請求項４】 増幅回路と出力側整合回路とバイアス回
    路からなる高周波増幅器において、前記バイアス回路は
    第３の伝送線路の一端が前記増幅回路と前記出力側整合
    回路の間に接続され、前記第３の伝送線路の他端が第３
    のインダクタの一端と第７のコンデンサの一端と第４の
    伝送線路の一端に接続され、前記第３のインダクタの他
    端と第８のコンデンサの一端が接続され、第７のコンデ
    ンサの他端と第８のコンデンサの他端が接地され、前記
    第４の伝送線路の他端が電源に接続されるとともに第９
    のコンデンサを介して接地された構成を有することを特
    徴とする高周波増幅器。
  5. 【請求項５】 第４の伝送線路の両端に第１０のコンデ
    ンサが並列接続され、前記第４の伝送線路と第１０のコ
    ンデンサからなる並列回路と第９のコンデンサの間に第
    ４のインダクタが挿入されていることを特徴とする請求
    項４記載の高周波増幅器。
  6. 【請求項６】 増幅回路と出力側整合回路と少なくとも
    二つのバイアス回路からなる高周波増幅器において、第
    １のバイアス回路は第５の伝送線路と第１１のコンデン
    サからなり、前記第２のバイアス回路は第６の伝送線路
    と第１２のコンデンサからなる回路であって、前記増幅
    回路と前記出力側整合回路の間に前記第５の伝送線路の
    一端と前記第６の伝送線路の一端が接続され、前記第５
    の伝送線路の他端が第１１のコンデンサを介して接地さ
    れ、前記第６の伝送線路の他端が第１２のコンデンサを
    介して接地され、かつ前記第５の伝送線路の他端および
    前記第６の伝送線路の他端が共通の電源に接続されてい
    る構成を有することを特徴とする高周波増幅器。
  7. 【請求項７】 複数個のバイアス回路の少なくとも一つ
    は請求項１のバイアス回路で構成されたことを特徴とす
    る請求項６記載の高周波増幅器。
  8. 【請求項８】 第３のコンデンサと第１のインダクタと
    第４のコンデンサからなる請求項２記載の出力側整合回
    路と、第１のコンデンサを削除した請求項１記載のバイ
    アス回路が少なくとも一つ接続されたことを特徴とする
    請求項６記載の高周波増幅器。
  9. 【請求項９】 複数個のバイアス回路の少なくとも一つ
    は請求項３ないし５記載のバイアス回路で構成されたこ
    とを特徴とする請求項６記載の高周波増幅器。
  10. 【請求項１０】 複数個のバイアス回路の少なくとも一
    つは第１のインダクタの他端と第４のコンデンサの一端
    との接続点に接続されていることを特徴とする請求項８
    または９記載の高周波増幅器。
  11. 【請求項１１】 第１のインダクタの他端と第４のコン
    デンサの一端との接続点に接続されているバイアス回路
    が第１のコンデンサを削除した請求項１記載のバイアス
    回路であることを特徴とする請求項１０記載の高周波増
    幅器。
  12. 【請求項１２】 第１のインダクタが第１３のコンデン
    サとの並列接続回路であることを特徴とする請求項２、
    ８、９、１０、１１のいずれかに記載の高周波増幅器。
  13. 【請求項１３】 請求項１ないし１２のいずれかに記載
    のバイアス回路の伝送線路とインダクタが誘電体表面に
    形成した電極パターンで構成されたことを特徴とする高
    周波増幅器。
  14. 【請求項１４】 請求項１ないし１２のいずれかに記載
    のバイアス回路が誘電体基板内に形成された電極パター
    ンで構成されたことを特徴とする高周波増幅器。
  15. 【請求項１５】 請求項１ないし１４のいずれかに記載
    の高周波増幅器を用いたことを特徴とする移動体通信機
    器。
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