JP2005341446A - 高周波電力増幅器 - Google Patents

Abstract

【課題】 トランジスタの拡散プロセスによる内部容量の変化、ストリップラインのＧＮＤ距離やライン幅のばらつきによる影響、高周波電力増幅器を実装するセットのランドに発生する外部微小容量の影響等によりインピーダンスが最適位置よりずれてしまった状態においても、所望の高次高調波のみを最適位置に制御することを可能とした高周波電力増幅器を提供することを目的とする。
【解決手段】 高周波トランジスタ１と、トランジスタに直流電流を供給するためのバイアス回路８と、トランジスタの高調波の負荷を最適インピーダンス位置に制御する高調波処理回路６と、トランジスタの基本波の負荷を最適インピーダンス位置に制御する出力整合回路７と、バイアス回路の直流電源供給側に端点を接地した１個のコンデンサ１０からなる高調波位相制御回路９を有する。コンデンサ１０の容量を制御することで、トランジスタの出力負荷において３次高調波の位相を最適にあわせ込むことにより、高効率な高周波増幅器が実現できる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、電界効果トランジスタまたはバイポーラトランジスタをパワー用高周波トランジスタとして用いた高周波電力増幅器に関するものである。

図９は従来の高周波電力増幅器を示す。
この例では高周波信号を増幅する１段構成の高周波トランジスタ１とその出力整合回路とで構成されている。Ａが高周波信号入力端子、Ｂが直流電源供給端子、Ｃが高周波信号出力端子である。または２段以上の高周波トランジスタで構成される高周波電力増幅器の最終段もある。

高周波トランジスタ１のドレインには、直流電源供給端子Ｂからバイアス回路８を介して直流電流が供給されている。バイアス回路８は、具体的には、通常、基本周波数（０．９ＧＨｚ〜１．０ＧＨｚ）のλ／４相当の長さを確保したバイアスライン３によって構成されている。このバイアスライン３は高周波トランジスタ１への給電側にある伝送線路２に対して基本波インピーダンスが十分高くなるような長さに設計されている。

バイアスライン３として基本波周波数の４分の１波長の長さを確保できない場合は、コンデンサ５により基本波のバイアスラインの電気長を等価的に前記４分の１波長の電気長相当に変換している。

前記バイアスライン３の直流電源供給端子Ｂの側に接続されたコンデンサ４は、１０００ｐF程度のバイパスコンデンサである。
高周波トランジスタ１の出力側には、所望の出力特性を得るための出力整合回路として、基本波に対しては高周波電力増幅器の出力外部回路のインピーダンスを高周波トランジスタ１の内部インピーダンスに整合させる出力整合回路７と、高次高調波インピーダンスを最適なものとする高調波処理回路６が設けられている。例えばＦ級増幅動作であれば高調波処理回路６により偶数次高調波に対しては短絡、奇数次高調波に対しては開放にされるよう構成される。

１段構成の高周波増幅器において、Ｆ級動作の一般的な高調波処理としては、２次高調波インピーダンスを短絡、３次高調波インピーダンスを開放になるように設計され、４次以上の高次の高調波電力は２次、３次高調波に比べて比較的電力が小さいため無視される。また、２次、３次高調波の処理にはショートスタブやオープンスタブなどを利用した回路により構成される。
特開平９−２３８００１号公報 特開２０００−１６５１６３公報

従来の高周波電力増幅器は、高周波トランジスタ１の拡散プロセスのばらつきによる内部容量の変化、およびバイアスライン３、高調波処理回路６、出力整合回路７に用いられるストリップラインやマイクロストリップラインのＧＮＤ距離やライン幅のばらつきにより、基本波とＦ級動作に必要な２次高調波、３次高調波の最適インピーダンスがずれてしまう問題がある。

そこで、インピーダンスのずれを修正する調整作業では、高調波処理回路６、出力整合回路７に用いられる集中定数素子の変更により高周波トランジスタ１およびストリップラインやマイクロストリップラインによるインピーダンスのずれを修正するが、優先的に基本波、２次高調波の順にインピーダンスの合わせ込みを行うことと、通常の携帯電話装置で使用する基本波周波数の３次高調波が２ＧＨｚ以上にあたり、これが前記集中定数素子の自己共振周波数を超えているため、３次高調波などの高次高調波のインピーダンスを最適整合させることが困難である。

また、近年、高周波電力増幅器を使用するセットの薄型化が加速しており、セットで設計される高周波電力増幅器の実装用電極ランドとそのランド下部のＧＮＤとの距離も薄型化されるため、実装用電極ランドに微小容量が発生する。特に、Ｆ級動作させることで高効率を達成させている高周波増幅器においては、高周波トランジスタ１のバイアスライン３の直流電源供給端子Ｂに外部微小容量が付加されると、バイアスライン３と外部微小容量が共振し高次高調波インピーダンスの位相を最適位置よりずらしてしまう問題がある。

本発明の目的は、高周波トランジスタ１の拡散プロセスのばらつきによる高周波トランジスタ１の内部容量の変化およびバイアスライン３、高調波処理回路６、出力整合回路７に用いられるストリップラインやマイクロストリップラインのＧＮＤ距離やライン幅のばらつきによる影響や、高周波電力増幅器を実装するセットの実装用電極ランドなどに発生する微小容量といった外部微小容量の影響によりインピーダンスが最適位置よりずれてしまった状態において、基本波、２次高調波のインピーダンスに影響を与えることなく３次高調波の位相を電力効率が最大となる最適位置に制御できる高周波電力増幅器を提供することにある。

本発明の高周波電力増幅器は、高周波トランジスタと、この高周波トランジスタの出力側に接続され、トランジスタに直流電流を供給するための分布定数線路とバイパスコンデンサとからなるバイアス回路と、トランジスタの高調波の負荷を最適インピーダンス位置に制御する高調波処理回路と、トランジスタの基本波の負荷を最適インピーダンス位置に制御する出力整合回路と、前記バイアス回路の電源側に接続された高調波位相制御回路とを有し、前記高調波位相制御回路は、一端が接地され所望の高次高調波の位相を制御するキャパシタにより構成したことを特徴とする。

この構成によれば、バイアスラインの直流電源供給側に設置されるキャパシタの容量とバイアスラインとの共振により、トランジスタの出力負荷において高次高調は、具体的には、３次高調波インピーダンスの位相のみに影響を与える。その結果、バイアスラインの直流電源供給側に設置されるキャパシタの容量を制御することで、トランジスタの出力負荷において３次高調波インピーダンスの位相のみの制御を可能とする。

すなわち、最終段のトランジスタの３次高調波の位相を最適にあわせ込むことにより、高効率な高周波増幅器が実現できる。バイアスラインの直流電源供給側に設置されるキャパシタの容量を大きなものとした場合は、２次高調波インピーダンスおよび基本波インピーダンスに影響を与えてしまう。

また、本発明の高周波電力増幅器は、高周波トランジスタと、この高周波トランジスタの出力側に接続され、トランジスタに直流電流を供給するための分布定数線路とバイパスコンデンサとからなるバイアス回路と、トランジスタの高調波の負荷を最適インピーダンス位置に制御する高調波処理回路と、トランジスタの基本波の負荷を最適インピーダンス位置に制御する出力整合回路と、前記バイアス回路の電源側に接続された高調波位相制御回路とを有し、前記高調波位相制御回路は、一端が接地され所望の高次高調波の位相を制御するインダクタとキャパシタの直列回路により構成したことを特徴とする。

特に、例えばバイアスラインの直流電源供給側に設置される高調波位相制御回路のインダクタは１個の巻線構造のチップ部品、キャパシタは１個の多層構造のチップ部品として構成した場合、チップインダクタはその自己共振周波数が高次高調は、具体的には３次高調波に掛からない程度のインダクタンス値を有し、チップコンデンサは自己共振周波数が基本波以上の周波数に掛からない程度の数百ｐＦ以上の容量値とした場合には、バイアスラインの直流電源供給側に設置されるチップインダクタと直列接続されるチップコンデンサとの合成インダクタンス成分とこれら高調波位相制御回路と並列に接続しているバイパスコンデンサのインダクタンス成分が合成され、高い周波数においてバイアスラインの電気長を変えるため、トランジスタの出力負荷において３次高調波インピーダンスの位相のみに影響を与える。その結果、バイアスラインの直流電源供給側に設置されるインダクタのインダクタンス値を制御することで、トランジスタの出力負荷において３次高調波インピーダンスの位相のみの制御を実現する。

さらに本発明の高周波電力増幅器は、高周波トランジスタと、この高周波トランジスタの出力側に接続され、トランジスタに直流電流を供給するための分布定数線路とバイパスコンデンサとからなるバイアス回路と、トランジスタの高調波の負荷を最適インピーダンス位置に制御する高調波処理回路と、トランジスタの基本波の負荷を最適インピーダンス位置に制御する出力整合回路と、前記バイアス回路の電源側に接続された高調波位相制御回路とを有し、前記高調波位相制御回路は、一端が接地され所望の高次高調波の位相を制御する、インダクタと第１のキャパシタの直列回路と第２のキャパシタとの並列回路より構成したことを特徴とする。

特に、例えばバイアスラインの直流電源供給側に設置された直列回路のインダクタとキャパシタでは、インダクタは１個の巻線構造のチップ部品、キャパシタは１個の多層構造のチップ部品として構成した場合、チップインダクタはその自己共振周波数が高次高調波、具体的には３次高調波に掛からない程度のインダクタンス値を有し、チップコンデンサは自己共振周波数が基本波以上の周波数に掛からない程度の数百ｐＦ以上の容量値を有する。また、バイアスラインの直流電源供給側にインダクタとキャパシタの直列回路と並列に接地される１個のキャパシタは、小さい容量成分を有する。

この構成によれば、バイアスラインの直流電源供給側に設置されるチップインダクタと直列接続されるキャパシタとの合成インダクタンス成分とこれら高調波位相制御回路と並列に接続しているバイパスコンデンサのインダクタンス成分が合成され、高い周波数においてバイアスラインの電気長を変えるため、トランジスタの出力負荷において３次高調波インピーダンスの位相のみに影響を与える。また、バイアスラインの直流電源供給側に設置される小さい容量値のキャパシタとバイアスラインとの共振により、トランジスタの出力負荷において３次高調波インピーダンスの位相のみに影響を与える。

その結果、バイアスラインの直流電源供給側に設置されるインダクタとキャパシタの直列回路のインダクタンス値とこの直列回路に並列に設置される小さい容量のキャパシタの容量値を制御することで、トランジスタの出力負荷において３次高調波インピーダンスの位相のみの制御を実現する。

また、本発明の高周波電力増幅器は、高周波トランジスタと、この高周波トランジスタの出力側に接続され、トランジスタに直流電流を供給するための分布定数線路とバイパスコンデンサとからなるバイアス回路と、トランジスタの高調波の負荷を最適インピーダンス位置に制御する高調波処理回路と、トランジスタの基本波の負荷を最適インピーダンス位置に制御する出力整合回路と、前記バイアス回路の電源側に基端部が接続され他端が開放したオープンスタブを調節して所望の高次高調波の位相を制御する高調波位相制御回路とを有したことを特徴とする。

また、本発明の高周波電力増幅器は、高周波トランジスタと、この高周波トランジスタの出力側に接続され、トランジスタに直流電流を供給するための分布定数線路とバイパスコンデンサとからなるバイアス回路と、トランジスタの高調波の負荷を最適インピーダンス位置に制御する高調波処理回路と、トランジスタの基本波の負荷を最適インピーダンス位置に制御する出力整合回路と、前記バイアス回路の電源側に接続された高調波位相制御回路とを有し、前記高調波位相制御回路は、前記バイアス回路の電源側に基端部が接続され他端が開放したオープンスタブにより構成したことを特徴とする。

本発明の高周波電力増幅器によれば、キャパシタとバイアス回路の共振を利用し高次高調波、具体的には３次高調波インピーダンスの位相を制御できるため、高周波電力増幅器のトランジスタの拡散プロセスに伴う内部容量のばらつきや、基板の分布定数線路のインピーダンスのばらつきによる３次高調波インピーダンスの位相への影響を改善することが可能である。さらに試作においてバイアスライン等の分布定数線路が約２ｍｍ程度足りなかった場合においても、３次高調波インピーダンスの位相の制御が可能であるため、試作や量産時において、開発の効率化や高歩留まりを実現できる。すなわち、最終段のトランジスタの３次高調波の位相を最適にあわせ込むことにより、高効率な高周波増幅器が実現できる。

また、バイパスコンデンサが高周波電力増幅器の直流電源供給端子の外部に設置されても同様な効果が得られる。
また、本発明の高周波電力増幅器によれば、高周波位相制御回路とバイパスコンデンサとによるインダクタス成分の制御によりバイアスラインの電気長を短い状態から元に戻す方向に高次高調波、具体的には３次高調波インピーダンスの位相を制御できるため、高周波電力増幅器のトランジスタの拡散プロセスに伴う内部容量のばらつきや、基板の分布定数線路のインピーダンスのばらつきによる３次高調波インピーダンスの位相への影響を改善することが可能である。さらに試作においてバイアスライン等の分布定数線路が約１．５ｍｍ程度長すぎた場合においても、３次高調波インピーダンスの位相の制御が可能であるため、試作や量産時において、開発の効率化や高歩留まりを実現できる。

さらに、本発明の高周波電力増幅器によれば、高周波位相制御回路のキャパシタとバイアス回路の共振を利用し高次高調波、具体的には３次高調波インピーダンスの位相を制御できかつ、高周波位相制御回路とバイパスコンデンサとのインダクタス成分の制御によりバイアスラインの電気長を短く見せて３次高調波インピーダンスの位相を制御できるため、高周波電力増幅器のトランジスタの拡散プロセスに伴う内部容量のばらつきや、基板の分布定数線路のインピーダンスのばらつきによる３次高調波インピーダンスの位相への影響を改善することが可能である。さらに試作においてバイアスライン等の分布定数線路が約−１．５ｍｍ〜＋２ｍｍ程度分の範囲において最適位置から離れていても、３次高調波インピーダンスの位相の制御が可能であるため、試作や量産時において、開発の効率化や高歩留まりを実現できる。

さらにまた、本発明の高周波電力増幅器によれば、高周波位相制御回路とバイパスコンデンサとのインダクタス成分の制御によりバイアスラインの電気長を操作し、高周波電力増幅器の実装用電極ランドに負荷される外部微小容量成分による高次高調波、具体的には３次高調波インピーダンスの位相への影響をキャンセルすることができる。これにより、高周波電力増幅器は実装されるセットの薄化による実装用電極ランドに負荷される外部微小容量成分による特性劣化を改善でき、セットの薄化に貢献できる。

以下、本発明の各実施の形態を図１〜図８に基づいて説明する。
なお、所望の通過周波数帯域を０．９ＧＨｚ〜１．０ＧＨｚ帯とする高周波電力増幅器の場合を例に挙げて説明するが、通過周波数帯域は上記の周波数帯に限定されることはない。さらに、３次高調波を制御する場合について具体的に説明するが、２次以上の所望の高次高調波を制御する場合でも同様にすることができる。

また、以下の説明では、バイアスライン長をλ／１２とし基本波インピーダンスをインピーダンス変換用コンデンサ５によりλ／４相当に変換している回路構成を例に行う。また、説明を簡便にするため位相の回転をスミスチャート上において左回りをプラスで表示している。

（第１の実施の形態）
図１は本発明の第１の実施の形態の高周波電力増幅器を示す。
この高周波電力増幅器は、従来例を示す図９に比べてバイアス回路８の直流電源供給端子Ｂの側に高周波位相制御回路９が接続されている点だけが異なっており、その他の構成は、従来例と同様である。

第１の実施の形態における高周波位相制御回路９は、一端が接地され他端がバイアス回路８の電源側に接続して構成されている。高調波位相制御回路９は、所望の高次高調波の位相を電力効率を最適位置に制御するキャパシタ１０により構成されている。基本周波数帯が０．９ＧＨｚ〜１．０ＧＨｚ帯の場合のコンデンサ１０は、０〜３ｐＦの容量値の範囲に設定されている。

コンデンサ１０の容量値を０〜３ｐＦの範囲で設定することで、２．７ＧＨｚ〜３ＧＨｚ帯の３次高調波の位相を０°〜−２０°程度の範囲で制御することができる。この位相変化分は、約３３Ωのインピーダンスに設定した幅４００μｍのバイアスライン３において、約２ｍｍ分の電気長を長くすることに相当し、実際の高周波トランジスタ１や高周波処理回路６と出力整合回路７に使用される分布定数線路のばらつきによる３次高調波インピーダンスの位相への影響は、±５°程度であり、位相を右回りの方向に制御するには十分である。

（第２の実施の形態）
図２は本発明の第２の実施の形態の高周波電力増幅器を示す。
この高周波電力増幅器は、従来例を示す図９に比べてバイアス回路８の直流電源供給端子Ｂの側に高周波位相制御回路９が接続されている点だけが異なっており、その他の構成は、従来例と同様である。

高周波位相制御回路９は、一端が接地され所望の高次高調波の位相を電力効率を最適位置に制御するインダクタ１１とキャパシタ１２の直列回路により構成されている。
インダクタ１１は自己共振周波数が３次高調波に掛からないように１０ｎＨ程度以下の範囲で調整し、コンデンサ１２は自己共振周波数が基本波以上の周波数に掛かりインピーダンスに影響を与えないように数百ｐＦ以上の容量値、具体的には１０００ｐＦの容量値に設定されている。

この構成によると、３次高調波の２．７ＧＨｚ〜３．０ＧＨｚ帯は１０００ｐＦのチップコンデンサが使用されているコンデンサ１２の自己共振周波数を十分に超えており、この３次高調波の周波数帯ではコンデンサ１２は誘導性を示す。

したがって、３次高調波の周波数帯において高周波位相制御回路９はインダクタ１１とコンデンサ１２の誘導成分の合成インダクタンス成分を示す。また、この３次高調波の周波数帯においては、バイアス回路８のバイパスコンデンサ４も誘導性を示し、このインダクタンス成分と高調波位相制御回路９のインダクタンス成分の合成インダクタンスがバイアスラインの電気長に作用する。

一般に使用されている０６０３サイズの１０００ｐＦのコンデンサのインダクタンス成分は２．７ＧＨｚ〜３．０ＧＨｚ帯付近で約０．５ｎＨであり、高周波位相制御回路９のインダクタ１１を０ｎＨ〜１０ｎＨの範囲で制御することで、高周波位相制御回路９とバイパスコンデンサ４の合成インダクタンスが０．２５ｎＨ〜０．５ｎＨ程度で変動し、３次高調波インピーダンスの位相を０°〜＋１５°程度の範囲で制御できる。この位相角度の変化は、約３３Ωのインピーダンスに設定した幅４００μｍのバイアスラインにおいて、電気長を約１．５ｍｍ分短くした状態に相当する効果がある。

実際の高周波トランジスタ１や高周波処理回路６と出力整合回路７に使用される分布定数線路のばらつきによる３次高調波インピーダンスの位相への影響は、±５°程度であり、位相を左回りの方向に制御するには十分な効果である。

（第３の実施の形態）
図３は本発明の第３の実施の形態の高周波電力増幅器を示す。
この高周波電力増幅器は、従来例を示す図９に比べてバイアス回路８の直流電源供給端子Ｂの側に高周波位相制御回路９が接続されている点だけが異なっており、その他の構成は、従来例と同様である。

高周波位相制御回路９は、一端が接地され所望の高次高調波の位相を電力効率を最適位置に制御する、インダクタ１４と第１のキャパシタ１５の直列回路と第２のキャパシタ１３との並列回路により構成されている。基本周波数帯が０．９ＧＨｚ〜１．０ＧＨｚ帯の場合のインダクタ１４は自己共振周波数が３次高調波に掛からないように１０ｎＨ程度以下の範囲で調整し、第１のコンデンサ１５は自己共振周波数が基本波以上の周波数に掛かりインピーダンスに影響を与えないように数百ｐＦ以上の容量値、具体的には１０００ｐＦの容量値に設定している。また、第２のコンデンサ１３は、０ｐＦを越えて３ｐＦ程度の容量値の範囲で制御される。

この構成によると、直流電源供給端子Ｂに端点が接地された微小容量の第２のコンデンサ１３により右回りの方向に３次高調波インピーダンスの位相を制御することができ、直流電源供給端子Ｂに端点が接続されたインダクタ１４のインダクタンス成分と第１のコンデンサ１５のインダクタンス成分との合成インダクタンス成分により左回りの方向に、３次高調波インピーダンスを制御することができる。さらにインダクタ１４のインダクタンス成分を大きくすることにより右回りの方向に３次高調波インピーダンスを制御することができる。

また、第２のコンデンサ１３を第１のコンデンサ１５と同じ１０００ｐＦ程度にすることで、高調波位相制御回路９とバイパスコンデンサ５の合成インダクタンスが更に小さくなり、図２に示した第２の実施の形態の場合以上に左回りの方向に位相を回転させることができる。

３次高調波インピーダンスの位相は、初期位置を０°とおくと、図１のコンデンサ１０と同じ効果を示す第２コンデンサ１３により０°〜−２０°程度までの範囲の制御ができる。図２のインダクタ１１と同じ効果を示すインダクタ１４と１０００ｐＦの第１のコンデンサ１５により０°〜＋２５°程度の範囲の制御ができる。

したがって、この高調波位相制御回路９により３次高調波インピーダンスの位相制御範囲を格段に広げることが可能であり、これは、約３３Ωのインピーダンスに設定した幅４００μｍのバイアスラインにおいて、約４．５ｍｍ分の電気長を操作することに相当する効果がある。

第２のコンデンサ１３の容量値を０ｐＦを越えて３ｐＦ以下とし、第１のコンデンサ１５の容量値を１０００ｐＦ、インダクタ１４のインダクタンス値を０ｎＨを越えて１０ｎＨ以下の範囲で制御させた際の３次高調波インピーダンスの位相と高周波電力増幅器の効率の変化を図７に示す。また、その高調波位相制御の際の、基本波、２次高調波、３次高調波のインピーダンスの位相の動きを図８に示す。

（第４の実施の形態）
図４は本発明の第４の実施の形態の高周波電力増幅器を示す。
上記の各実施の形態では高周波電力増幅器の電気回路を構築した配線基板を、携帯電話装置のメイン基板に実装する前の状態で適正に調整する場合を例に挙げて説明したが、この第４の実施の形態では、高周波電力増幅器の電気回路を構築した配線基板を、携帯電話装置のメイン基板に実装した状態で適正に調整する場合を具体的に説明している。

携帯電話装置のメイン基板に実装した状態の高周波電力増幅器は、直流電源供給端子Ｂに前記メイン基板の側の外部微小容量１６が付加された状態になっている。具体的には、高周波電力増幅器を前記メイン基板に実装して、前記メイン基板の実装用電極ランド（図示せず）を経由して高周波電力増幅器の直流電源供給端子Ｂに給電して動作させながら調整する場合であって、外部微小容量１６は前記メイン基板の実装用電極ランドに発生する寄生浮遊容量である。

この場合には、外部微小容量１６により右回りの方向に３次高調波インピーダンスの位相は回転し、インダクタ１１とバイパスコンデンサ４のインダクタンス成分により左回りの方向に、３次高調波インピーダンスを制御することができる。さらに高周波位相制御回路９のインダクタンス成分を大きくすることにより右回りの方向に３次高調波インピーダンスを制御することができる。

３次高調波インピーダンスの位相は、初期位置を０°とおくと、図４の外部微小容量１６の影響により右回りの方向に回転するが、高周波位相制御回路９とバイパスコンデンサ４の合成インダクタンスによりインダクタンス成分が小さくなるため、バイアスライン３の電気長を短く見せることができ、３次高調波インピーダンスの位相を＋１５°程度左回りの方向に戻すことが可能となる。また、左回りの方向に行き過ぎた場合は高周波位相制御回路９内の位相制御インダクタ１７を大きくすることで右回りの方向に制御できる。

ただし、外部微小容量１６が３ｐＦを超える場合は、３次高調波インピーダンスの位相をこの回路だけで戻すのは困難となるが、外部微小容量１６の影響を極力抑えることが可能である。

なお、図３に示した第３の実施の形態の場合にも、この第４の実施の形態の場合と同様に、高周波電力増幅器を携帯電話装置のメイン基板に実装した状態で調整する場合に、高周波位相制御回路９を調節することによって、基本波、２次高調波のインピーダンスに影響を与えることなく３次高調波などの高次高調波の位相を電力効率が最大となる最適値に調整できる。

また、この第４の実施の形態の外部微少容量１６と図３に示した第３の実施の形態の第２のコンデンサ１３とが高周波位相制御回路９において等価な作用を果たすことを見れば、第３の実施の形態において第２のコンデンサ１３は高周波電力増幅器が構築された基板の内部ではなくて、高周波電力増幅器の直流電源供給端子の外部に設置されても同様な効果が得られる。具体的には、高周波電力増幅器が実装される携帯電話装置などのメイン基板の側に設けて構成することもできる。

（第５の実施の形態）
図５は本発明の第５の実施の形態の高周波電力増幅器を示す。
この高周波電力増幅器は、従来例を示す図９に比べてバイアス回路８の直流電源供給端子Ｂの側に高周波位相制御回路９が接続されている点だけが異なっており、その他の構成は、従来例と同じである。

高周波位相制御回路９は、バイアス回路８の電源側に基端部が接続され他端が開放したオープンスタブ１９により構成されている。
オープンスタブ１９は、０を越えて〜３ｐＦ程度の容量値に相当する範囲で長さ、幅、ラインとＧＮＤとの距離が調節されている。

オープンスタブ１９を０を越えて〜３ｐＦ相当の容量値範囲で制御することで、２．７ＧＨｚ〜３ＧＨｚ帯の３次高調波の位相を０°〜−２０°程度の範囲で制御することができる。この位相変化分は、約３３Ωのインピーダンスに設定した幅４００μｍのバイアスラインにおいて、約２ｍｍ分の電気長を長くすることに相当する効果がある。

実際の高周波トランジスタ１や高周波処理回路６と出力整合回路７に使用される分布定数線路のばらつきによる３次高調波インピーダンスの位相への影響は、±５°程度であり、位相を右回りの方向に制御するには十分な効果である。

（第６の実施の形態）
図６は本発明の第６の実施の形態の高周波電力増幅器を示す。
この高周波電力増幅器は、図３に示した第３の実施の形態における第２のコンデンサ１３をオープンスタブ２０に置き換えたもので、その他の構成は第３の実施の形態と同じである。

なお、この第６の実施の形態では高周波電力増幅器の電気回路を構築した配線基板を、携帯電話装置のメイン基板に実装する前の状態で適正に調整する場合を例に挙げて説明したが、高周波電力増幅器の電気回路を構築した配線基板を、携帯電話装置のメイン基板に実装することによって前記直流電源供給端子Ｂに前記メイン基板の側の外部微小容量１６が付加された状態においても、高周波位相制御回路９によって同様に適正に調整できる。

上記の各実施の形態では、高周波トランジスタ１として、電界効果トランジスタを用いたが、バイポーラトランジスタを用いることもできる。

本発明にかかる高周波電力増幅器は、所望の高次高調波の位相のみを最適位置に制御することにより、高効率な高周波増幅器が実現でき、無線機器等として有用である。

本発明に係る高周波電力増幅器の第１の実施の形態の回路図 本発明に係る高周波電力増幅器の第２の実施の形態の回路図 本発明に係る高周波電力増幅器の第３の実施の形態の回路図 本発明に係る高周波電力増幅器の第４の実施の形態の回路図 本発明に係る高周波電力増幅器の第５の実施の形態の回路図 本発明に係る高周波電力増幅器の第６の実施の形態の回路図 第３の実施の形態による３次高調波インピーダンスの位相と効率特性の関係図 第３の実施の形態による３次高調波インピーダンスの位相を制御した際の、基本波と２次高調波インピーダンスの位相の関係図 従来の高周波電力増幅器の回路図

符号の説明

１ 高周波トランジスタ
２ 伝送線路
３ バイアスライン
４ バイパスコンデンサ
５ インピーダンス変換コンデンサ
６ 高調波処理回路
７ 出力整合回路
８ バイアス回路
９ 高周波位相制御回路
１０ 位相制御コンデンサ
１１ 位相制御インダクタ
１２ コンデンサ
１３ 位相制御コンデンサ
１４ 位相制御インダクタ
１５ コンデンサ
１６ 外部微小容量
１９ 位相制御用オープンスタブ
２０ 位相制御用オープンスタブ
Ａ 高周波信号入力端子
Ｂ 直流電源供給端子
Ｃ 高周波信号出力端子

Claims (5)

1. 高周波トランジスタと、
   この高周波トランジスタの出力側に接続され、トランジスタに直流電流を供給するための分布定数線路とバイパスコンデンサとからなるバイアス回路と、
   トランジスタの高調波の負荷を最適インピーダンス位置に制御する高調波処理回路と、
   トランジスタの基本波の負荷を最適インピーダンス位置に制御する出力整合回路と、
   前記バイアス回路の電源側に接続された高調波位相制御回路と
   を有し、前記高調波位相制御回路は、一端が接地され所望の高次高調波の位相を制御するキャパシタにより構成した
   高周波電力増幅器。
2. 高周波トランジスタと、
   この高周波トランジスタの出力側に接続され、トランジスタに直流電流を供給するための分布定数線路とバイパスコンデンサとからなるバイアス回路と、
   トランジスタの高調波の負荷を最適インピーダンス位置に制御する高調波処理回路と、
   トランジスタの基本波の負荷を最適インピーダンス位置に制御する出力整合回路と、
   前記バイアス回路の電源側に接続された高調波位相制御回路とを有し、前記高調波位相制御回路は、一端が接地され所望の高次高調波の位相を制御するインダクタとキャパシタの直列回路により構成した
   高周波電力増幅器。
3. 高周波トランジスタと、
   この高周波トランジスタの出力側に接続され、トランジスタに直流電流を供給するための分布定数線路とバイパスコンデンサとからなるバイアス回路と、
   トランジスタの高調波の負荷を最適インピーダンス位置に制御する高調波処理回路と、
   トランジスタの基本波の負荷を最適インピーダンス位置に制御する出力整合回路と、
   前記バイアス回路の電源側に接続された高調波位相制御回路とを有し、前記高調波位相制御回路は、一端が接地され所望の高次高調波の位相を制御する、インダクタと第１のキャパシタの直列回路と第２のキャパシタとの並列回路より構成した
   高周波電力増幅器。
4. 高周波トランジスタと、
   この高周波トランジスタの出力側に接続され、トランジスタに直流電流を供給するための分布定数線路とバイパスコンデンサとからなるバイアス回路と、
   トランジスタの高調波の負荷を最適インピーダンス位置に制御する高調波処理回路と、
   トランジスタの基本波の負荷を最適インピーダンス位置に制御する出力整合回路と、
   前記バイアス回路の電源側に基端部が接続され他端が開放したオープンスタブを調節して所望の高次高調波の位相を制御する高調波位相制御回路と
   を有した
   高周波電力増幅器。
5. 高周波トランジスタと、
   この高周波トランジスタの出力側に接続され、トランジスタに直流電流を供給するための分布定数線路とバイパスコンデンサとからなるバイアス回路と、
   トランジスタの高調波の負荷を最適インピーダンス位置に制御する高調波処理回路と、
   トランジスタの基本波の負荷を最適インピーダンス位置に制御する出力整合回路と、
   前記バイアス回路の電源側に接続された高調波位相制御回路と
   を有し、前記高調波位相制御回路は、前記バイアス回路の電源側に基端部が接続され他端が開放したオープンスタブにより構成した
   高周波電力増幅器。

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