JP2009081605A - Inverted class-f amplifying circuit - Google Patents

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JP2009081605A JP2007248568A JP2007248568A JP2009081605A JP 2009081605 A JP2009081605 A JP 2009081605A JP 2007248568 A JP2007248568 A JP 2007248568A JP 2007248568 A JP2007248568 A JP 2007248568A JP 2009081605 A JP2009081605 A JP 2009081605A
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Akira Ishikawa
亮 石川
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和彦 本城
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a small-sized inverted class F amplifier that has high efficiency characteristics. <P>SOLUTION: The inverted class-F amplifier is constituted to include a transistor S for outputting an output signal, containing a fundamental angular frequency ω0 element and higher harmonic elements thereof in responde to an input signal, an output terminal connected to an external load, and a load circuit, including an input node to which the output signal, is inputted and an output node connected to the output terminal. In this inverted class-F amplifying circuit, the load circuit includes a first reactance 2-terminal circuit, connected to the input node and a second reactance 2-terminal circuit connected between the other terminal of the first reactance 2-terminal circuit and the ground terminal. The first reactance 2-terminal circuit becomes open for the angular frequencies 2ω0, 4ω0, ..., 2nω0 and terminated in 3ω0, 5ω0, ..., (2m+1)ω0; while the second reactance 2-terminal circuit is formed so as to be terminated in the angular frequencies 3ω0, 5ω0, ..., (2m+1)ω0. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は,無線システム等に使用される電力増幅器に関し,特に、逆F級増幅器,及びそのための高調波処理回路の改良に関する。 The present invention relates to a power amplifier used in a wireless system or the like, and more particularly, to an improvement of an inverse class F amplifier and a harmonic processing circuit therefor.

現在,携帯電話に代表される移動体端末の普及は目覚ましく,より長時間のバッテリー動作を可能とするために,構成部品の更なる低消費電力化が求められている。また,衛星・宇宙通信装置も同様に低消費電力動作が必須条件である。その中で,マイクロ波送信部の電力増幅器の消費電力は全体の数割程度を占め,この電力増幅器の高効率化が,装置の更なる長時間動作実現の鍵となる。マイクロ波電力増幅器の高効率化は,高調波処理を行うことによりなされることが知られており,近年,増幅用トランジスタの出力側に流れ込む電流波形を基本波+奇数次高調波成分,トランジスタの出力端子に掛かる電圧波形を基本波+偶数次高調波成分で構成されるようにし,トランジスタ内での電流波形と電圧波形の重なりを無くして電力損失を抑える逆F級増幅器の原理が以下が提案されている。 At present, mobile terminals represented by mobile phones have been widely used, and in order to enable longer battery operation, further reduction of power consumption of components is required. Similarly, low power consumption operation is a prerequisite for satellite and space communication equipment. Among them, the power consumption of the power amplifier of the microwave transmitter occupies about several tens of the whole, and the high efficiency of this power amplifier is the key to realizing further long-time operation of the device. It is known that high efficiency of a microwave power amplifier is achieved by performing harmonic processing. In recent years, the current waveform flowing into the output side of an amplifying transistor is changed to the fundamental wave + odd harmonic component, The following is the principle of the inverse class F amplifier that makes the voltage waveform applied to the output terminal composed of fundamental wave + even harmonic components and eliminates the overlap between the current waveform and voltage waveform in the transistor and suppresses power loss. Has been.

A.Inoue, et al., "Analysis of class-F and inverse class-F amplifiers,"IEEE MTT-S Int. Microwave Symp. Dig., Boston, MA Jun. 2000, pp. 775-778.A. Inoue, et al., "Analysis of class-F and inverse class-F amplifiers," IEEE MTT-S Int. Microwave Symp. Dig., Boston, MA Jun. 2000, pp. 775-778. 外部チューナを用いて3次高調波まで調整した検証実験(C. J. Wei, et al., "Analysisand experimental waveform study on inverse class-F mode of microwave power FETs,"IEEE MTT-S Int. Microwave Symp. Dig., Boston, MA Jun. 2000, pp. 525-528.Experiments adjusted to the third harmonic using an external tuner (CJ Wei, et al., “Analysis and experimental waveform study on inverse class-F mode of microwave power FETs,” IEEE MTT-S Int. Microwave Symp. Dig. , Boston, MA Jun. 2000, pp. 525-528. 終端開放分布定数線路をいくつか組み合わせて3次高調波まで調整した検証実験の報告(Y. Y. Woo, et al., "Analysisand experiments for high-efficiency class-F and inverse class-F poweramplifiers," IEEE Trans. Micorw. Theory Tech., vol. 54, no. 5, pp. 1969-1974, May 2006.がなされている。Report of verification experiment adjusted to 3rd harmonic by combining several distributed open-ended constant lines (YY Woo, et al., "Analysis and experiments for high-efficiency class-F and inverse class-F poweramplifiers," IEEE Trans. Micorw. Theory Tech., Vol. 54, no. 5, pp. 1969-1974, May 2006.

また,我々も高次数の高調波処理が可能である逆F級増幅器用高調波処理回路を提案し(石川ら,“任意次数まで処理可能な逆F級増幅器用高調波処理回路の提案,”電子情報通信学会2007年総合大会講演論文集,
C-2-26, 2007-3),7次高調波まで処理可能な高調波処理回路の試作に成功している。
理が可能である逆F級増幅器用高調波処理回路を提案し(石川ら,“任意次数まで処理可能な逆F級増幅器用高調波処理回路の提案,”電子情報通信学会2007年総合大会講演論文集,
C-2-26, 2007-3),7次高調波まで処理可能な高調波処理回路の試作に成功している。
逆F級増幅器用高調波処理回路を提案し(石川ら,“任意次数まで処理可能な逆F級増幅器用高調波処理回路の提案,”電子情報通信学会2007年総合大会講演論文集,
C-2-26, 2007-3),7次高調波まで処理可能な高調波処理回路の試作に成功している。
高調波処理回路を提案し(石川ら,“任意次数まで処理可能な逆F級増幅器用高調波処理回路の提案,”電子情報通信学会2007年総合大会講演論文集,
C-2-26, 2007-3),7次高調波まで処理可能な高調波処理回路の試作に成功している。
を提案し(石川ら,“任意次数まで処理可能な逆F級増幅器用高調波処理回路の提案,”電子情報通信学会2007年総合大会講演論文集,
C-2-26, 2007-3),7次高調波まで処理可能な高調波処理回路の試作に成功している。
ら,“任意次数まで処理可能な逆F級増幅器用高調波処理回路の提案,”電子情報通信学会2007年総合大会講演論文集,
C-2-26, 2007-3),7次高調波まで処理可能な高調波処理回路の試作に成功している。
まで処理可能な逆F級増幅器用高調波処理回路の提案,”電子情報通信学会2007年総合大会講演論文集,
C-2-26, 2007-3),7次高調波まで処理可能な高調波処理回路の試作に成功している。
逆F級増幅器用高調波処理回路の提案,”電子情報通信学会2007年総合大会講演論文集,
C-2-26, 2007-3),7次高調波まで処理可能な高調波処理回路の試作に成功している。
高調波処理回路の提案,”電子情報通信学会2007年総合大会講演論文集,
C-2-26, 2007-3),7次高調波まで処理可能な高調波処理回路の試作に成功している。
の提案,”電子情報通信学会2007年総合大会講演論文集,
C-2-26, 2007-3),7次高調波まで処理可能な高調波処理回路の試作に成功している。
情報通信学会2007年総合大会講演論文集,
C-2-26, 2007-3),7次高調波まで処理可能な高調波処理回路の試作に成功している。
007年総合大会講演論文集,
C-2-26, 2007-3),7次高調波まで処理可能な高調波処理回路の試作に成功している。
会講演論文集,
C-2-26, 2007-3),7次高調波まで処理可能な高調波処理回路の試作に成功している。
C-2-26,
2007-3),7次高調波まで処理可能な高調波処理回路の試作に成功している。
, 2007-3),7次高調波まで処理可能な高調波処理回路の試作に成功している。
3),7次高調波まで処理可能な高調波処理回路の試作に成功している。
波まで処理可能な高調波処理回路の試作に成功している。
な高調波処理回路の試作に成功している。
路の試作に成功している。
している。
We also proposed a harmonic processing circuit for an inverse class F amplifier capable of high order harmonic processing (Ishikawa et al., “Proposal of a harmonic processing circuit for an inverse class F amplifier capable of processing up to an arbitrary order,” Proceedings of the 2007 IEICE General Conference,
C-2-26, 2007-3), succeeded in trial production of a harmonic processing circuit capable of processing up to the seventh harmonic.
Proposal of Harmonic Processing Circuit for Inverse Class F Amplifiers (Ishikawa et al., "Proposal of Harmonic Processing Circuit for Inverse Class F Amplifiers that can Process to Arbitrary Orders," IEICE 2007 General Conference Lecture) Collection of papers,
C-2-26, 2007-3), succeeded in trial production of a harmonic processing circuit capable of processing up to the seventh harmonic.
Proposed harmonic processing circuit for inverse class F amplifier (Ishikawa et al., "Proposal of harmonic processing circuit for inverse class F amplifier capable of processing to arbitrary order," Proceedings of the 2007 IEICE General Conference,
C-2-26, 2007-3), succeeded in trial production of a harmonic processing circuit capable of processing up to the seventh harmonic.
Proposed harmonic processing circuit (Ishikawa et al., “Proposal of harmonic processing circuit for inverse class F amplifier capable of processing up to arbitrary order,” Proceedings of the 2007 IEICE General Conference,
C-2-26, 2007-3), succeeded in trial production of a harmonic processing circuit capable of processing up to the seventh harmonic.
(Ishikawa et al., “Proposal of Harmonic Processing Circuit for Inverse Class F Amplifiers that can Process to Arbitrary Orders,” Proceedings of the 2007 IEICE General Conference,
C-2-26, 2007-3), succeeded in trial production of a harmonic processing circuit capable of processing up to the seventh harmonic.
Et al., “Proposal of Harmonic Processing Circuit for Inverse Class F Amplifier that can Process to Arbitrary Orders,” Proceedings of the 2007 IEICE General Conference,
C-2-26, 2007-3), succeeded in trial production of a harmonic processing circuit capable of processing up to the seventh harmonic.
Proposal of Harmonic Processing Circuit for Inverse Class F Amplifier that can Process Up to, "Proceedings of the 2007 IEICE General Conference,
C-2-26, 2007-3), succeeded in trial production of a harmonic processing circuit capable of processing up to the seventh harmonic.
Proposal of harmonic processing circuit for inverse class F amplifier, “Proceedings of 2007 IEICE General Conference,
C-2-26, 2007-3), succeeded in trial production of a harmonic processing circuit capable of processing up to the seventh harmonic.
Proposal of harmonic processing circuit, “Proceedings of 2007 IEICE General Conference,
C-2-26, 2007-3), succeeded in trial production of a harmonic processing circuit capable of processing up to the seventh harmonic.
Proposal, “Proceedings of the 2007 IEICE General Conference,
C-2-26, 2007-3), succeeded in trial production of a harmonic processing circuit capable of processing up to the seventh harmonic.
Proceedings of the 2007 IEICE General Conference,
C-2-26, 2007-3), succeeded in trial production of a harmonic processing circuit capable of processing up to the seventh harmonic.
007 General Conference Proceedings,
C-2-26, 2007-3), succeeded in trial production of a harmonic processing circuit capable of processing up to the seventh harmonic.
Conference Proceedings,
C-2-26, 2007-3), succeeded in trial production of a harmonic processing circuit capable of processing up to the seventh harmonic.
C-2-26,
2007-3), succeeded in trial production of a harmonic processing circuit capable of processing up to the 7th harmonic.
, 2007-3), succeeded in trial production of a harmonic processing circuit capable of processing up to the seventh harmonic.
3), succeeded in trial production of a harmonic processing circuit capable of processing up to the 7th harmonic.
We have succeeded in making a prototype of a harmonic processing circuit that can process waves.
Has succeeded in making a prototype of a harmonic processing circuit.
The road has been successfully prototyped.
is doing.

本発明は,無線システム等に使用される電力増幅器に関し,特に、逆F級増幅器をより高効率的に、また小型に実現する増幅回路,及びそのための高調波処理回路の改良に関する。 The present invention relates to a power amplifier used in a radio system or the like, and more particularly to an amplifier circuit that realizes an inverse class F amplifier more efficiently and in a small size, and an improvement of a harmonic processing circuit therefor.

前記の電圧波形を得るためには,増幅用トランジスタの出力端子において,奇数次高調波に対する負荷インピーダンスを零にすれば良く,また同様に電流波形を得るためには,偶数次高調波に対する負荷インピーダンスを無限大とすれば良い。このことを我々の提案した手法(文献4)で実現する場合の問題点としては,分布定数線路内の定在波の性質を利用した本手法では,低マイクロ波帯で構造が大きくなり,逆F級増幅回路の小型化を妨げることである。従って,逆F級増幅回路を基板に実装するために必要な面積を小さくするための技術が提供されることが望まれる。
従って、本発明の目的は,高効率電力増幅器として挙げられる逆F級増幅器に関して,小型化が実現できる逆F級増幅回路を提供することにある。
In order to obtain the above voltage waveform, the load impedance for odd harmonics should be zero at the output terminal of the amplifying transistor. Similarly, to obtain the current waveform, the load impedance for even harmonics can be obtained. Should be infinite. As a problem when realizing this with our proposed method (Reference 4), the present method, which uses the properties of standing waves in a distributed constant line, has a large structure in the low microwave band. This is to prevent downsizing of the class F amplifier circuit. Accordingly, it is desirable to provide a technique for reducing the area required for mounting the inverse class F amplifier circuit on the substrate.
Accordingly, an object of the present invention is to provide an inverse class F amplifier circuit that can be reduced in size with respect to an inverse class F amplifier cited as a high efficiency power amplifier.

本発明によれば,高効率特性を有する小型の逆F級増幅器を提供することができ,また,高次までの高調波を処理する際に,その素子値を計算式により直接算出することが可能である逆F級負荷回路を提供することができる。
According to the present invention, it is possible to provide a small inverse class F amplifier having high efficiency characteristics, and it is possible to directly calculate the element value by a calculation formula when processing higher harmonics. A possible reverse class F load circuit can be provided.

(1) 実施の第1形態
図1に示されているように,本発明の実施の一形態の逆F級増幅回路は,基本角周波数ω0で動作する増幅回路である。逆F級増幅回路は,入力端子と,直流阻止用カップリングキャパシタC01と,入力側インピーダンス整合回路と,増幅用トランジスタS(図はバイポーラトランジスタ)と,ベースバイアス用インダクタLと,コレクタバイアス用チョークインダクタLと,高調波処理回路と,出力側基本波インピーダンス整合回路と,直流阻止用カップリングキャパシタC02と,出力端子とを備えている。入力端子は,基本角周波数がω0である入力信号が供給される端子であり,出力端子は,逆F級増幅回路の出力信号が負荷Roに出力される端子である。
(1) First Embodiment As shown in FIG. 1, an inverse class F amplifier circuit according to an embodiment of the present invention is an amplifier circuit that operates at a basic angular frequency ω 0 . The inverse class F amplifier circuit includes an input terminal, a DC blocking coupling capacitor C 01 , an input side impedance matching circuit, an amplification transistor S (bipolar transistor in the figure), a base bias inductor L b, and a collector bias. A choke inductor Lc , a harmonic processing circuit, an output side fundamental wave impedance matching circuit, a DC blocking coupling capacitor C02, and an output terminal. The input terminal is a terminal to which an input signal having a basic angular frequency ω 0 is supplied, and the output terminal is a terminal to which the output signal of the inverse class F amplifier circuit is output to the load Ro .

入力側基本波インピーダンス整合回路は,基本角周波数ω0における逆F級増幅回路の入力インピーダンスと,入力端子に接続される信号源の出力インピーダンスとを整合させるために使用される。カップリングキャパシタC01は,直流信号を遮断するために使用される。入力側基本波インピーダンス整合回路は,カップリングキャパシタC02と増幅用トランジスタSのベース端子との間に介設されたインダクタLiと,前記インダクタLiとカップリングキャパシタC01の接続点と接地端子との間に介設されたキャパシタCiから構成される。 The input side fundamental wave impedance matching circuit is used to match the input impedance of the inverse class F amplifier circuit at the fundamental angular frequency ω 0 with the output impedance of the signal source connected to the input terminal. The coupling capacitor C 01 is used to block the DC signal. The input-side fundamental wave impedance matching circuit includes an inductor L i interposed between the coupling capacitor C 02 and the base terminal of the amplifying transistor S, a connection point between the inductor L i and the coupling capacitor C 01 , and a ground. The capacitor C i is interposed between the terminals.

カップリングキャパシタC01と入力側インピーダンス整合用インダクタLiとの接続点には,ベースバイアス用チョークインダクタLを介して直流電圧がVbbが供給されている。増幅用トランジスタSは,入力端子から入力される入力信号に応答して,そのコレクタから基本角周波数がω0である出力信号を出力する。その出力信号には,基本角周波数ω0の高調波成分が含まれている。増幅用トランジスタSのエミッタは接地されており,また,コレクタはコレクタバイアス用チョークインダクタLを介して直流電圧Vccが供給されている。増幅用トランジスタSのコレクタは,高調波処理回路に接続されている。 The connection point between the coupling capacitor C 01 and the input side impedance matching inductor L i, a DC voltage is supplied V bb through the choke inductor L b for a base bias. The amplifying transistor S outputs an output signal having a fundamental angular frequency ω 0 from its collector in response to an input signal input from the input terminal. The output signal includes a harmonic component having a fundamental angular frequency ω 0 . The emitter of the amplifying transistor S is grounded, The collector DC voltage V cc is supplied through the choke inductor L c for collector bias. The collector of the amplifying transistor S is connected to a harmonic processing circuit.

高調波処理回路は,入力ノードと出力ノードとの間に介設された第1リアクタンス二端子回路と,出力ノードと接地端子との間に介設された第2リアクタンス二端子回路とを備えている。ここで入力ノードは,増幅用トランジスタSのコレクタに接続されているノードであり,出力ノードは,出力側基本波インピーダンス整合回路に接続されているノードである。   The harmonic processing circuit includes a first reactance two-terminal circuit interposed between the input node and the output node, and a second reactance two-terminal circuit interposed between the output node and the ground terminal. Yes. Here, the input node is a node connected to the collector of the amplifying transistor S, and the output node is a node connected to the output-side fundamental impedance matching circuit.

第1リアクタンス二端子回路は,角周波数2ω0,4ω0,…,2nω0において開放になり,且つ,3ω0,5ω0,…,(2m+1)ω0において短絡になるように構成されている。ただし,nは1以上の自然数であり,mは,nが1である場合には1,nが2以上である場合にはn又はn-1のうちの一方である。第2リアクタンス二端子回路は,角周波数3ω0,5ω0,…,(2m+1)ω0において短絡になるように構成されている。ここで,リアクタンス二端子回路とは,抵抗素子を有しないで,リアクタンス素子(即ち,キャパシタ及びインダクタ)のみからなる二端子回路を意味する。第1リアクタンス二端子回路と第2リアクタンス二端子回路の構成は,後に詳細に説明される。 The first two-terminal reactance circuit, the angular frequency 2ω 0, 0, ..., becomes open at 2Enuomega 0, and, 3 [omega] 0, 5 [omega] 0, ..., and is configured to be short-circuited in the (2m + 1) ω 0 . However, n is a natural number of 1 or more, and m is 1 when n is 1 and n is one of n or n-1 when n is 2 or more. The second reactance two-terminal circuit is configured to be short-circuited at angular frequencies 3ω 0 , 5ω 0 ,..., (2m + 1) ω 0 . Here, the reactance two-terminal circuit means a two-terminal circuit having only a reactance element (that is, a capacitor and an inductor) without having a resistance element. The configurations of the first reactance two-terminal circuit and the second reactance two-terminal circuit will be described in detail later.

高調波処理回路の出力ノードと,出力端子との間には,出力側基本波インピーダンス整合回路と,カップリングキャパシタC02とが直列に接続されている。出力側基本波インピーダンス整合回路は,基本角周波数ω0における逆F級増幅回路の出力インピーダンスと,負荷Roのインピーダンスとを整合させるために使用される。カップリングキャパシタC02は,直流信号を遮断するために使用される。出力側基本波インピーダンス整合回路は,高調波処理回路の出力ノードとカップリングキャパシタC02との間に介設されたインダクタLoと,前記インダクタLoとカップリングキャパシタC02の接続点と接地端子との間に介設されたキャパシタCoから構成される。 An output node of the harmonic processing circuit, between the output terminal, and an output side fundamental impedance matching circuit, and a coupling capacitor C 02 are connected in series. The output side fundamental wave impedance matching circuit is used to match the output impedance of the inverse class F amplifier circuit at the fundamental angular frequency ω 0 with the impedance of the load Ro . The coupling capacitor C02 is used to block the DC signal. Output side fundamental impedance matching circuit includes an inductor L o which is interposed between the output node and coupling capacitor C 02 of the harmonic processing circuit, a connection point of the inductor L o and the coupling capacitor C 02 grounded It consists interposed by a capacitor C o between the terminals.

上記の構成を有する高調波処理回路は,偶数次高調波の角周波数2ω0,4ω0,…,2nω0において,入力ノードから出力端子側を見込んだインピーダンスを無限大にし,更に,奇数次高調波の角周波数3ω0,5ω0,…,(2m+1)ω0において,入力ノードから出力端子側を見込んだインピーダンスを零にする。偶数次高調波の角周波数2ω0,4ω0,…,2nω0では,第1リアクタンス二端子回路が開放となり,ゆえに,入力ノードから出力端子側を見込んだインピーダンスが無限大になる。一方,奇数次高調波の角周波数3ω0,5ω0,…,(2m+1)ω0では,第1リアクタンス二端子回路と第2リアクタンス二端子回路との両方が短絡になり,ゆえに,入力ノードから出力端子側を見込んだインピーダンスが零になる。既述のように,逆F級増幅回路の高調波処理回路がかかる特性を有していることは,電力増幅の効率を高める上で重要である。
更に,リアクタンス回路で構成されている高調波処理回路は,伝送線路のような分布定数回路を使用せず,小さい面積に実装可能な集中定数回路で実現可能であるため,その面積を小さくすることができる。

(2) 実施の第2形態
Harmonic processing circuit having the above configuration, even harmonics of the angular frequency 2ω 0, 0, ..., in 2Enuomega 0, the impedance anticipation of the output terminal side from the input node to infinity, further odd harmonics wave angular frequency 3ω 0, 0, ..., in (2m + 1) ω 0, to zero impedance in anticipation output terminal side from the input node. At the angular frequencies 2ω 0 , 4ω 0 ,..., 2nω 0 of even-order harmonics, the first reactance two-terminal circuit is opened, and therefore the impedance expected from the input node to the output terminal is infinite. On the other hand, at the angular frequencies 3ω 0 , 5ω 0 ,..., (2m + 1) ω 0 of the odd-order harmonics, both the first reactance two-terminal circuit and the second reactance two-terminal circuit are short-circuited. Impedance expecting the output terminal side becomes zero. As described above, it is important to increase the efficiency of power amplification that the harmonic processing circuit of the inverse class F amplifier circuit has such characteristics.
Furthermore, a harmonic processing circuit composed of reactance circuits can be realized with a lumped constant circuit that can be mounted in a small area without using a distributed constant circuit such as a transmission line. Can do.

(2) Second embodiment

図2は,本発明の実施の第2形態の逆F級増幅回路を示している。実施の第2形態では,出力ノードと接地端子との間に介設されている第2リアクタンス二端子回路が,入力ノードと接地端子との間に介設されている第2リアクタンス二端子回路に置き換えられている。
第2リアクタンス二端子回路は,奇数次高調波の角周波数3ω0,5ω0,…,(2m+1)ω0において短絡になるように構成されているのみならず,偶数次高調波の角周波数2ω0,4ω0,…,2nω0において開放になるように構成されている。ここで,nは1以上の自然数であり,mは,nが1である場合には1,nが2以上である場合にはn又はn-1のいずれかである。
FIG. 2 shows an inverse class F amplifier circuit according to the second embodiment of the present invention. In the second embodiment, the second reactance two-terminal circuit interposed between the output node and the ground terminal is changed to the second reactance two-terminal circuit interposed between the input node and the ground terminal. Has been replaced.
The second reactance two-terminal circuit is not only configured to be short-circuited at the angular frequencies 3ω 0 , 5ω 0 ,..., (2m + 1) ω 0 of the odd harmonics, but also the angular frequency 2ω of the even harmonics. 0 , 4ω 0 ,..., 2nω 0 are configured to be open. Here, n is a natural number of 1 or more, and m is 1 when n is 1 or n or n-1 when n is 2 or more.

この場合も,高調波処理回路は,偶数次高調波の角周波数2ω0,4ω0,…,2nω0において,入力ノードから出力端子側を見込んだインピーダンスを無限大にし,更に,奇数次高調波の角周波数3ω0,5ω0,…,(2m+1)ω0において,入力ノードから出力端子側を見込んだインピーダンスを零にする。偶数次高調波の角周波数2ω0,4ω0,…,2nω0では,第1リアクタンス二端子回路と第2リアクタンス二端子回路との両方が開放となり,ゆえに,入力ノードから出力端子側を見込んだインピーダンスが無限大になる。一方,奇数次高調波の角周波数3ω0,5ω0,…,(2m+1)ω0では,第2リアクタンス二端子回路が短絡になり,ゆえに,入力ノードから出力端子側を見込んだインピーダンスが零になる。 Again, the harmonic processing circuit, the angular frequency 2 [omega 0 of even harmonics, 4ω 0, ..., in 2Enuomega 0, the impedance anticipation of the output terminal side from the input node to infinity, further odd harmonics of angular frequency 3ω 0, 0, ..., in (2m + 1) ω 0, to zero impedance in anticipation output terminal side from the input node. At the angular frequencies 2ω 0 , 4ω 0 ,..., 2nω 0 of even-order harmonics, both the first reactance two-terminal circuit and the second reactance two-terminal circuit are opened, and therefore the output terminal side is expected from the input node. Impedance becomes infinite. On the other hand, at the angular frequencies 3ω 0 , 5ω 0 ,..., (2m + 1) ω 0 of odd-order harmonics, the second reactance two-terminal circuit is short-circuited, so that the impedance expected from the input node to the output terminal side is zero. Become.

図1に示されている高調波処理回路と同様に,本実施の形態の高調波処理回路は,伝送線路のような分布定数回路を使用せず,小さい面積に実装可能な集中定数回路で実現可能であるため,その面積を小さくすることができる。
図1,図2のいずれの逆F級増幅回路においても,増幅用トランジスタSとしては,バイポーラトランジスタの中でも高周波特性に優れるHBT(Hetero-junction
Bipolar Transistor)が使用されることが望ましい。更に,ヘテロ接合FET及びHEMT(High Electron Mobility
Transistor)が使用されることが可能である。FETが使用される場合,そのドレインが入力ノードに接続され,ソースが接地端子に接続され,そのゲートが,入力側整合用インダクタLiに接続される。
Similar to the harmonic processing circuit shown in FIG. 1, the harmonic processing circuit of this embodiment is realized by a lumped constant circuit that can be mounted in a small area without using a distributed constant circuit such as a transmission line. Since it is possible, the area can be reduced.
1 and 2, the amplifying transistor S is an HBT (Hetero-junction) that has excellent high frequency characteristics among bipolar transistors.
Bipolar transistors) are preferably used. Furthermore, heterojunction FETs and HEMTs (High Electron Mobility)
Transistor) can be used. If the FET is used, a drain connected to the input node, a source connected to the ground terminal, its gate is connected to the inductor L i for input matching.

(3)リアクタンス二端子回路の構成
全てのリアクタンス二端子回路のインピーダンス特性は,表1の上部に示す4つの式に分類される。上記二つの実施形態において,第1リアクタンス二端子回路及び第2リアクタンス二端子回路は,前記4式をインピーダンス式あるいはアドミタンス式の形から部分分数展開して等価回路化を行うフォスターの第一の方法及び第二の方法(表1)に従い,これ以降に挙げる8種類のいずれかの回路構成とするのが好ましい。
(3) Configuration of reactance two-terminal circuit The impedance characteristics of all reactance two-terminal circuits are classified into the four equations shown in the upper part of Table 1. In the above-described two embodiments, the first reactance two-terminal circuit and the second reactance two-terminal circuit are the first Foster method for performing the equivalent circuit by partially expanding the four equations from the impedance equation or the admittance equation. According to the second method (Table 1), any one of the eight types of circuit configurations listed below is preferable.

(フォスターの第一の方法)
1.第1〜第kLC並列回路(ただし,kはn以上の自然数)がリアクタンス二端子回路の端子間に直列に接続され(表1内の等価回路(1)),角周波数2ω0,4ω0,…,2nω0で極となり,角周波数3ω0,5ω0,…,(2m+1)ω0で零点となるように設計される。ただし,前者の形態(図1)での第2リアクタンス二端子回路では,極の角周波数条件を満たす必要はない。
(Foster's first method)
1. The first to kLC parallel circuits (where k is a natural number equal to or greater than n) are connected in series between the terminals of the reactance two-terminal circuit (equivalent circuit (1) in Table 1), angular frequencies 2ω 0 , 4ω 0 , ..., it becomes a very in 2nω 0, the angular frequency 3ω 0, 0, ..., is designed to be the zero point in the (2m + 1) ω 0. However, in the second reactance two-terminal circuit in the former form (FIG. 1), it is not necessary to satisfy the pole angular frequency condition.

2.第1〜第kLC並列回路(ただし,kはn以上の自然数)と,1つのインダクタとが,リアクタンス二端子回路の端子間に直列に接続され(表1内の等価回路(2)),角周波数2ω0,4ω0,…,2nω0で極となり,角周波数3ω0,5ω0,…,(2m+1)ω0で零点となるように設計される。ただし,前者の形態(図1)での第2リアクタンス二端子回路では,極の角周波数条件を満たす必要はない。 2. First to kLC parallel circuits (where k is a natural number greater than or equal to n) and one inductor are connected in series between terminals of the reactance two-terminal circuit (equivalent circuit (2) in Table 1) frequency 2ω 0, 0, ..., become a very in 2nω 0, the angular frequency 3ω 0, 0, ..., is designed to be the zero point in the (2m + 1) ω 0. However, in the second reactance two-terminal circuit in the former form (FIG. 1), it is not necessary to satisfy the pole angular frequency condition.

3.第1〜第kLC並列回路(ただし,kはn以上の自然数)と,1つのキャパシタとが,リアクタンス二端子回路の端子間に直列に接続され(表1内の等価回路(3)),角周波数2ω0,4ω0,…,2nω0で極となり,角周波数3ω0,5ω0,…,(2m+1)ω0で零点となるように設計される。ただし,前者の形態(図1)での第2リアクタンス二端子回路では,極の角周波数条件を満たす必要はない。 3. A first to kLC parallel circuit (where k is a natural number equal to or greater than n) and one capacitor are connected in series between the terminals of the reactance two-terminal circuit (equivalent circuit (3) in Table 1), frequency 2ω 0, 0, ..., become a very in 2nω 0, the angular frequency 3ω 0, 0, ..., is designed to be the zero point in the (2m + 1) ω 0. However, in the second reactance two-terminal circuit in the former form (FIG. 1), it is not necessary to satisfy the pole angular frequency condition.

4.第1〜第kLC並列回路(ただし,kはn以上の自然数)と,1つのインダクタと,1つのキャパシタとが,リアクタンス二端子回路の端子間に直列に接続され(表1内の等価回路(4)),角周波数2ω0,4ω0,…,2nω0で極となり,角周波数3ω0,5ω0,…,(2m+1)ω0で零点となるように設計される。ただし,前者の形態(図1)での第2リアクタンス二端子回路では,極の角周波数条件を満たす必要はない。 4). The first to kLC parallel circuits (where k is a natural number equal to or greater than n), one inductor, and one capacitor are connected in series between the terminals of the reactance two-terminal circuit (the equivalent circuit in Table 1) 4)), the angular frequency 2ω 0, 0, ..., becomes extremely in 2Enuomega 0, the angular frequency 3 [omega] 0, 5 [omega] 0, ..., are designed to be zero at the (2m + 1) ω 0. However, in the second reactance two-terminal circuit in the former form (FIG. 1), it is not necessary to satisfy the pole angular frequency condition.

(フォスターの第二の方法)
5.第1〜第(k-1)LC直列回路(ただし,kはn以上の自然数)と,1つのインダクタと,1つのキャパシタとが,リアクタンス二端子回路の端子間に並列に接続され(表1内の等価回路(5)),角周波数2ω0,4ω0,…,2nω0で極となり,角周波数3ω0,5ω0,…,(2m+1)ω0で零点となるように設計される。ただし,前者の観点(図1)での第2リアクタンス二端子回路では,極の角周波数条件を満たす必要はない。
(Foster's second method)
5). A first to (k-1) LC series circuit (where k is a natural number greater than or equal to n), one inductor, and one capacitor are connected in parallel between the terminals of the reactance two-terminal circuit (Table 1). equivalent circuit of the internal (5)), the angular frequency 2ω 0, 0, ..., becomes extremely in 2Enuomega 0, the angular frequency 3 [omega] 0, 5 [omega] 0, ..., are designed to be zero at the (2m + 1) ω 0. However, in the second reactance two-terminal circuit from the former viewpoint (FIG. 1), it is not necessary to satisfy the pole angular frequency condition.

6.第1〜第kLC直列回路(ただし,kはn以上の自然数)と,1つのインダクタとが,リアクタンス二端子回路の端子間に並列に接続され(表1内の等価回路(6)),角周波数2ω0,4ω0,…,2nω0で極となり,角周波数3ω0,5ω0,…,(2m+1)ω0で零点となるように設計される。ただし,前者の観点(図1)での第2リアクタンス二端子回路では,極の角周波数条件を満たす必要はない。 6). A first to kLC series circuit (where k is a natural number greater than or equal to n) and one inductor are connected in parallel between the terminals of the reactance two-terminal circuit (equivalent circuit (6) in Table 1). frequency 2ω 0, 0, ..., become a very in 2nω 0, the angular frequency 3ω 0, 0, ..., is designed to be the zero point in the (2m + 1) ω 0. However, in the second reactance two-terminal circuit from the former viewpoint (FIG. 1), it is not necessary to satisfy the pole angular frequency condition.

7.第1〜第kLC直列回路(ただし,kはn以上の自然数)と,1つのキャパシタとが,リアクタンス二端子回路の端子間に並列に接続され(表1内の等価回路(7)),角周波数2ω0,4ω0,…,2nω0で極となり,角周波数3ω0,5ω0,…,(2m+1)ω0で零点となるように設計される。ただし,前者の観点(図1)での第2リアクタンス二端子回路では,極の角周波数条件を満たす必要はない。 7). The first to kLC series circuits (where k is a natural number equal to or greater than n) and one capacitor are connected in parallel between the terminals of the reactance two-terminal circuit (equivalent circuit (7) in Table 1). frequency 2ω 0, 0, ..., become a very in 2nω 0, the angular frequency 3ω 0, 0, ..., is designed to be the zero point in the (2m + 1) ω 0. However, in the second reactance two-terminal circuit from the former viewpoint (FIG. 1), it is not necessary to satisfy the pole angular frequency condition.

8.第1〜第(k+1)LC直列回路(ただし,kはn以上の自然数)がリアクタンス二端子回路の端子間に並列に接続され(表1内の等価回路(8)),角周波数2ω0,4ω0,…,2nω0で極となり,角周波数3ω0,5ω0,…,(2m+1)ω0で零点となるように設計される。ただし,前者の観点(図1)での第2リアクタンス二端子回路では,極の角周波数条件を満たす必要はない。 8). First to (k + 1) LC series circuits (where k is a natural number greater than or equal to n) are connected in parallel between the terminals of the reactance two-terminal circuit (equivalent circuit (8) in Table 1), angular frequency 2ω 0 , 4ω 0, ..., become a very in 2nω 0, the angular frequency 3ω 0, 0, ..., is designed to be the zero point in the (2m + 1) ω 0. However, in the second reactance two-terminal circuit from the former viewpoint (FIG. 1), it is not necessary to satisfy the pole angular frequency condition.

上記リアクタンス二端子回路は,表1に示すフォスターの第一及び第二の方法による各計算式に,上記条件の極と零点の周波数値を与えることで,各インダクタ並びに各キャパシタの素子値が導出される。
The reactance two-terminal circuit derives the element values of each inductor and each capacitor by giving the frequency values of the poles and zeros of the above conditions to the calculation formulas according to the first and second methods of Foster shown in Table 1. Is done.

(1) 第1実施例
図3は,本発明の第1実施例の逆F級増幅回路を示している。高調波処理回路の第1リアクタンス二端子回路としては,表1内の等価回路(1)に示されるリアクタンス二端子回路が使用されている。前記リアクタンス二端子回路1は,直列に接続された,3つのLC並列回路からなる。
(1) First Embodiment FIG. 3 shows an inverse class F amplifier circuit according to a first embodiment of the present invention. As the first reactance two-terminal circuit of the harmonic processing circuit, the reactance two-terminal circuit shown in the equivalent circuit (1) in Table 1 is used. The reactance two-terminal circuit 1 includes three LC parallel circuits connected in series.

LC並列回路を構成するキャパシタのキャパシタンスC11〜C13及びインダクタのインダクタンスL11〜L13は,
より,
11=1/(0.2734M),
12=1/(0.2625M),
13=1/(0.4641M),
11=0.2734M/(2ω0 )2
12=0.2625M/(4ω0 )2
13=0.4641M/(6ω0 )2
と与えられる。ただし,Mは任意の定数である。
基本周波数f0(=ω0 /2π)が1GHzである場合,Mを4×1012に設定することにより,
11=0.914(pF),
12=0.952(pF),
13=0.539(pF),
11=6.925(nH),
12=1.662(nH),
13=1.306(nH),
を得る。
The capacitances C 11 to C 13 of the capacitors constituting the LC parallel circuit and the inductances L 11 to L 13 of the inductors are:
Than,
C 11 = 1 / (0.2734M),
C 12 = 1 / (0.2625M),
C 13 = 1 / (0.4641M),
L 11 = 0.2734 M / (2ω 0 ) 2 ,
L 12 = 0.2625 M / (4ω 0 ) 2 ,
L 13 = 0.4641 M / (6ω 0 ) 2 ,
And given. However, M is an arbitrary constant.
When the fundamental frequency f 0 (= ω 0 / 2π) is 1 GHz, by setting M to 4 × 10 12 ,
C 11 = 0.914 (pF),
C 12 = 0.952 (pF),
C 13 = 0.539 (pF),
L 11 = 6.925 (nH),
L 12 = 1.661 (nH),
L 13 = 1.306 (nH),
Get.

第2リアクタンス二端子回路としては,表1内の等価回路(7)に示されるリアクタンス二端子回路が使用されている。前記リアクタンス二端子回路は,並列に接続されたLC直列回路とキャパシタから構成されている。
LC直列回路を構成するキャパシタのキャパシタンスC21〜C23及びインダクタのインダクタンスL21〜L23,並びにキャパシタCは,
より,
21=10.221ω0 2 /M’/(0.1ω0
)2=1022.1/M’,
22=6.570ω0 2 /M’/(3ω0
)2=0.7300/M’,
23=5.200ω0 2 /M’/(5ω0
)2=0.2080/M’,
C=1/M’,
21=M’/(10.221ω0 2 ),
22=M’/(6.570ω0 2 ),
23=M’/(5.200ω0 2 ),
と与えられる。ただし,M’は任意の定数である。また,基本波角周波数ω0で短絡しないように,ω1=0.1ω0としている。
基本周波数f0(=ω0 /2π)が1GHzである場合,M’を4×1011に設定することにより,
21=2.555(nF),
22=1.825(pF),
23=0.520(pF),
C=2.pF5(pF),
21=0.991(nH),
22=1.542(nH),
23=1.948(nH),
を得る。
As the second reactance two-terminal circuit, the reactance two-terminal circuit shown in the equivalent circuit (7) in Table 1 is used. The reactance two-terminal circuit includes an LC series circuit and a capacitor connected in parallel.
The capacitances C 21 to C 23 of the capacitors constituting the LC series circuit, the inductances L 21 to L 23 of the inductors, and the capacitor C are as follows:
Than,
C 21 = 10.221ω 0 2 /M′/(0.1ω 0
) 2 = 1022.1 / M ′,
C 22 = 6.570ω 0 2 / M ′ / (3ω 0
2 = 0.7300 / M ',
C 23 = 5.200ω 0 2 / M ′ / (5ω 0
) 2 = 0.2080 / M ',
C = 1 / M ′,
L 21 = M ′ / (10.221ω 0 2 ),
L 22 = M ′ / (6.570ω 0 2 ),
L 23 = M ′ / (5.200ω 0 2 ),
And given. However, M ′ is an arbitrary constant. Also, ω 1 = 0.1ω 0 is set so as not to short-circuit at the fundamental wave angular frequency ω 0 .
When the fundamental frequency f 0 (= ω 0 / 2π) is 1 GHz, by setting M ′ to 4 × 10 11 ,
C 21 = 2.555 (nF),
C 22 = 1.825 (pF),
C 23 = 0.520 (pF),
C = 2. pF5 (pF),
L 21 = 0.991 (nH),
L 22 = 1.542 (nH),
L 23 = 1.948 (nH),
Get.

図4は,このようにキャパシタンスC11〜C13,C21〜C23,C,及びインダクタのインダクタンスL11〜L13,L21〜L23,が定められた高調波処理回路のインピーダンス周波数特性を示している。入力ノードからみた高調波処理回路のインピーダンスは,偶数次高調波の周波数2f0
,4f0 ,6f0において無限大になり,奇数次高調波の周波数3f0 ,5f0において零になる。
FIG. 4 shows the impedance frequency characteristics of the harmonic processing circuit in which the capacitances C 11 to C 13 , C 21 to C 23 , C and the inductor inductances L 11 to L 13 and L 21 to L 23 are determined. Is shown. The impedance of the harmonic processing circuit viewed from the input node is the even harmonic frequency 2f 0.
, 4f 0 , 6f 0 , and becomes infinite at odd-order harmonic frequencies 3f 0 , 5f 0 .

図5は,増幅用トランジスタSのコレクタ端子における電圧波形と電流波形のシミュレーション結果を示している。増幅用トランジスタSとしては,A級バイアス時(コレクタバイアス電圧3.4V,ベースバイアス電圧1.35V)の飽和コレクタ電流が15mA,最大発信周波数fmaxが51GHz,電流利得遮断周波数fが34GHzのHBTが使用されている。なお,シミュレーション時はB級バイアス(コレクタバイアス電圧3.4V,ベースバイアス電圧1.2V)である。図5に示されているように,瞬時電圧と瞬時電流とは,ほとんど重ならない。これは,本実施例の逆F級増幅回路が,理想的な逆F級動作に近い動作を実現していることを示している。 FIG. 5 shows the simulation results of the voltage waveform and current waveform at the collector terminal of the amplifying transistor S. As the amplifying transistor S, the saturation collector current at the time of class A bias (collector bias voltage 3.4 V, base bias voltage 1.35 V) is 15 mA, the maximum transmission frequency f max is 51 GHz, and the current gain cutoff frequency f T is 34 GHz. HBT is used. In the simulation, a class B bias is applied (collector bias voltage 3.4 V, base bias voltage 1.2 V). As shown in FIG. 5, the instantaneous voltage and the instantaneous current hardly overlap each other. This indicates that the inverse class F amplifier circuit of this embodiment realizes an operation close to an ideal inverse class F operation.

図6は,第1実施例の逆F級増幅回路の電力付加効率(PAE:Power
Added Efficiency)及び出力電力Poutを示している。図6に示されているように,実施例1の逆F級増幅回路は,80%以上のPAEを達成可能である。
FIG. 6 shows the power added efficiency (PAE) of the inverse class F amplifier circuit of the first embodiment.
Shows Added Efficiency) and output power P out. As shown in FIG. 6, the inverse class F amplifier circuit of the first embodiment can achieve a PAE of 80% or more.

(2) 第2実施例
図7は,本発明の第2実施例の逆F級増幅回路を示している。高調波処理回路の第1リアクタンス二端子回路としては,表1内の等価回路(2)に示されるリアクタンス二端子回路が使用されている。前記リアクタンス二端子回路1は,直列に接続された,3つのLC並列回路とインダクタからなる。
(2) Second Embodiment FIG. 7 shows an inverse class F amplifier circuit according to a second embodiment of the present invention. As the first reactance two-terminal circuit of the harmonic processing circuit, the reactance two-terminal circuit shown in the equivalent circuit (2) in Table 1 is used. The reactance two-terminal circuit 1 includes three LC parallel circuits and an inductor connected in series.

LC並列回路を構成するキャパシタのキャパシタンスC11〜C13及びインダクタのインダクタンスL11〜L13,並びにインダクタLは,
より,
11=1/(12.3047Mω0 2),
12=1/(8.6625Mω0 2),
13=1/(6.0328Mω0 2),
11=12.3047Mω0 2/(2ω0
)2=3.0762M,
12=8.6625Mω0 2/(4ω0
)2=0.5414M,
13=6.0328Mω0 2/(6ω0
)2=0.1676M,
L=M,
と与えられる。ただし,Mは任意の定数である。
基本周波数f0(=ω0 /2π)が1GHzである場合,Mを6×10-9に設定することにより,
11=0.343(pF),
12=0.487(pF),
13=0.700(pF),
11=18.46(nH),
12=3.248(nH),
13=1.006(nH),
L=6(nH),
を得る。
Capacitances C 11 to C 13 of the capacitors constituting the LC parallel circuit, inductances L 11 to L 13 of the inductors, and inductor L are:
Than,
C 11 = 1 / (12.3047 Mω 0 2 ),
C 12 = 1 / (8.6625 Mω 0 2 ),
C 13 = 1 / (6.0328 Mω 0 2 ),
L 11 = 12.3047 Mω 0 2 / (2ω 0
) 2 = 3.0762M,
L 12 = 8.6625 Mω 0 2 / (4ω 0
) 2 = 0.5414M,
L 13 = 6.0328 Mω 0 2 / (6ω 0
) 2 = 0.1676M,
L = M,
And given. However, M is an arbitrary constant.
When the fundamental frequency f 0 (= ω 0 / 2π) is 1 GHz, by setting M to 6 × 10 −9 ,
C 11 = 0.343 (pF),
C 12 = 0.487 (pF),
C 13 = 0.700 (pF),
L 11 = 18.46 (nH),
L 12 = 3.248 (nH),
L 13 = 1.006 (nH),
L = 6 (nH),
Get.

第2リアクタンス二端子回路としては,表1内の等価回路(7)に示されるリアクタンス二端子回路が使用されている。前記リアクタンス二端子回路は,並列に接続されたLC直列回路から構成されている。
LC直列回路を構成するキャパシタのキャパシタンスC21〜C24及びインダクタのインダクタンスL21〜L24は,
より,

21=0.2086/M’/(0.1ω0 )2
22=0.1642/M’/(3ω0 )2
23=0.2166/M’/(5ω0 )2
24=0.4105/M’/(7ω0 )2
21=M’/(0.2086),
22=M’/(0.1642),
23=M’/(0.2166),
24=M’/(0.4105),
と与えられる。ただし,M’は任意の定数である。また,基本波角周波数ω0で短絡しないように,ω1=0.1ω0としている。
基本周波数f0(=ω0 /2π)が1GHzである場合,M’を5×10-10に設定することにより,
21=1.057(nF),
22=0.924(pF),
23=0.439(pF),
24=0.424(pF),
21=2.397(nH),
22=3.045(nH),
23=2.308(nH),
24=1.218(nH),
を得る。
As the second reactance two-terminal circuit, the reactance two-terminal circuit shown in the equivalent circuit (7) in Table 1 is used. The reactance two-terminal circuit is composed of LC series circuits connected in parallel.
The capacitances C 21 to C 24 of the capacitors constituting the LC series circuit and the inductances L 21 to L 24 of the inductors are:
Than,

C 21 = 0.2086 / M ′ / (0.1ω 0 ) 2 ,
C 22 = 0.1642 / M ′ / (3ω 0 ) 2 ,
C 23 = 0.2166 / M ′ / (5ω 0 ) 2 ,
C 24 = 0.4105 / M ′ / (7ω 0 ) 2 ,
L 21 = M ′ / (0.2086),
L 22 = M ′ / (0.1642),
L 23 = M ′ / (0.2166),
L 24 = M ′ / (0.4105),
And given. However, M ′ is an arbitrary constant. Also, ω 1 = 0.1ω 0 is set so as not to short-circuit at the fundamental wave angular frequency ω 0 .
When the fundamental frequency f 0 (= ω 0 / 2π) is 1 GHz, by setting M ′ to 5 × 10 −10 ,
C 21 = 1.057 (nF),
C 22 = 0.924 (pF),
C 23 = 0.439 (pF),
C 24 = 0.424 (pF),
L 21 = 2.397 (nH),
L 22 = 3.045 (nH),
L 23 = 2.308 (nH),
L 24 = 1.218 (nH),
Get.

図8は,このようにキャパシタンスC11〜C13,C21〜C24,及びインダクタのインダクタンスL11〜L13,L21〜L24,Lが定められた高調波処理回路のインピーダンス周波数特性を示している。入力ノードからみた高調波処理回路のインピーダンスは,偶数次高調波の周波数2f0
,4f0 ,6f0において無限大になり,奇数次高調波の周波数3f0 ,5f0,7f0において零になる。
FIG. 8 shows impedance frequency characteristics of the harmonic processing circuit in which the capacitances C 11 to C 13 and C 21 to C 24 and the inductances L 11 to L 13 , L 21 to L 24 , and L of the inductor are determined. Show. The impedance of the harmonic processing circuit viewed from the input node is the even harmonic frequency 2f 0.
, 4f 0 , 6f 0 , and becomes infinite at odd-numbered harmonic frequencies 3f 0 , 5f 0 , 7f 0 .

図9は,増幅用トランジスタSのコレクタ端子における電圧波形と電流波形のシミュレーション結果を示している。増幅用トランジスタSとしては,A級バイアス時(コレクタバイアス電圧3.4V,ベースバイアス電圧1.35V)の飽和コレクタ電流が15mA,最大発信周波数fmaxが51GHz,電流利得遮断周波数fが34GHzのHBTが使用されている。なお,シミュレーション時はB級バイアス(コレクタバイアス電圧3.4V,ベースバイアス電圧1.2V)である。図9に示されているように,瞬時電圧と瞬時電流とは,ほとんど重ならない。これは,本実施例の逆F級増幅回路が,理想的な逆F級動作に近い動作を実現していることを示している。 FIG. 9 shows the simulation results of the voltage waveform and the current waveform at the collector terminal of the amplifying transistor S. As the amplifying transistor S, the saturation collector current at the time of class A bias (collector bias voltage 3.4 V, base bias voltage 1.35 V) is 15 mA, the maximum transmission frequency f max is 51 GHz, and the current gain cutoff frequency f T is 34 GHz. HBT is used. In the simulation, a class B bias is applied (collector bias voltage 3.4 V, base bias voltage 1.2 V). As shown in FIG. 9, the instantaneous voltage and the instantaneous current hardly overlap each other. This indicates that the inverse class F amplifier circuit of this embodiment realizes an operation close to an ideal inverse class F operation.

図10は,第2実施例の逆F級増幅回路の電力付加効率(PAE:Power Added
Efficiency)及び出力電力Poutを示している。図6に示されているように,実施例2の逆F級増幅回路は,80%以上のPAEを達成可能である。
FIG. 10 shows the power added efficiency (PAE: Power Added) of the inverse class F amplifier circuit of the second embodiment.
Efficiency) and shows the output power P out. As shown in FIG. 6, the inverse class F amplifier circuit of the second embodiment can achieve a PAE of 80% or more.

図1は,本発明による逆F級増幅回路の実施の一形態を示す回路図である。FIG. 1 is a circuit diagram showing an embodiment of an inverse class F amplifier circuit according to the present invention. 図2は,本発明による逆F級増幅回路の実施の他の形態を示す回路図である。FIG. 2 is a circuit diagram showing another embodiment of the inverse class F amplifier circuit according to the present invention. 図3は,本発明による逆F級増幅回路の第1実施例を示す回路図である。FIG. 3 is a circuit diagram showing a first embodiment of an inverse class F amplifier circuit according to the present invention. 図4は,第1実施例の高調波処理回路のインピーダンス周波数特性を示している。FIG. 4 shows the impedance frequency characteristics of the harmonic processing circuit of the first embodiment. 図5は,増幅用トランジスタSのコレクタ端子における電圧波形と電流波形とを示している。FIG. 5 shows a voltage waveform and a current waveform at the collector terminal of the amplifying transistor S. 図6は,第1実施例の逆F級増幅回路の電力付加効率(PAE:Power Added Efficiency),及び出力電力Poutを示している。FIG. 6 shows power added efficiency (PAE) and output power P out of the inverse class F amplifier circuit of the first embodiment. 図7は,本発明による逆F級増幅回路の第2実施例を示す回路図である。FIG. 7 is a circuit diagram showing a second embodiment of the inverse class F amplifier circuit according to the present invention. 図8は,第2実施例の高調波処理回路のインピーダンス周波数特性を示している。FIG. 8 shows the impedance frequency characteristics of the harmonic processing circuit of the second embodiment. 図9は,増幅用トランジスタSのコレクタ端子における電圧波形と電流波形とを示している。FIG. 9 shows a voltage waveform and a current waveform at the collector terminal of the amplifying transistor S. 図10は,第2実施例の逆F級増幅回路の電力付加効率,及び出力電力を示している。FIG. 10 shows the power added efficiency and output power of the inverse class F amplifier circuit of the second embodiment. フォスターの方法を用いたリアクタンス二端子回路の等価回路化に関する第一の手法である。This is a first method for making an equivalent circuit of a reactance two-terminal circuit using the Foster method. フォスターの方法を用いたリアクタンス二端子回路の等価回路化に関する第ニの手法である。This is a second technique related to an equivalent circuit of a reactance two-terminal circuit using the Foster method.

Claims (29)

入力信号に応答して,基本角周波数ω0の成分及びその高調波成分を含む出力信号を出力するトランジスタと,
外部負荷に接続される出力端子と,
前記出力信号が入力される入力ノードと,前記出力端子に接続される出力ノードとを有する負荷回路
とを備え,
前記負荷回路は,
前記入力ノードと前記出力ノードとの間に接続された第1リアクタンス二端子回路と,
前記出力ノードと接地端子との間に接続された第2リアクタンス二端子回路
とを含み,
前記第1リアクタンス二端子回路は,角周波数2ω0,4ω0,…,2nω0において開放になり,且つ,3ω0,5ω0,…,(2m+1)ω0において短絡になるように構成され(ただし,nは1以上の自然数であり,mは,nが1である場合には1,nが2以上である場合にはn又はn-1のうちの一方),
前記第2リアクタンス二端子回路は,角周波数3ω0,5ω0,…,(2m+1)ω0において短絡になるように構成された
逆F級増幅回路。
A transistor that outputs an output signal including a component of the fundamental angular frequency ω0 and its harmonic component in response to the input signal;
An output terminal connected to an external load;
A load circuit having an input node to which the output signal is input and an output node connected to the output terminal;
The load circuit is:
A first reactance two-terminal circuit connected between the input node and the output node;
A second reactance two-terminal circuit connected between the output node and a ground terminal;
The first reactance two-terminal circuit is configured to be open at angular frequencies 2ω0, 4ω0,..., 2nω0, and to be short-circuited at 3ω0, 5ω0, ..., (2m + 1) ω0 (where n is 1 or more). M is 1 when n is 1 and n is 1 or 2 when n is 2 or more),
The second reactance two-terminal circuit is an inverse class F amplifier circuit configured to be short-circuited at angular frequencies 3ω0, 5ω0,..., (2m + 1) ω0.
入力信号に応答して,基本角周波数ω0の成分及びその高調波成分を含む出力信号を出力するトランジスタと,
外部負荷に接続される出力端子と,
前記出力信号が入力される入力ノードと,前記出力端子に接続される出力ノードとを有する負荷回路
とを備え,
前記負荷回路は,
前記入力ノードと前記出力ノードとの間に接続された第1リアクタンス二端子回路と,
前記入力ノードと接地端子との間に接続された第2リアクタンス二端子回路
とを含み,
前記第1リアクタンス二端子回路は,角周波数2ω0,4ω0,…,2nω0において開放になり,且つ,3ω0,5ω0,…,(2m+1)ω0において短絡になるように構成され(ただし,nは1以上の自然数であり,mは,nが1である場合には1,nが2以上である場合にはn又はn-1のうちの一方),
前記第2リアクタンス二端子回路は,角周波数2ω0,4ω0,…,2nω0において開放になり,且つ,3ω0,5ω0,…,(2m+1)ω0において短絡になるように構成された
逆F級増幅回路。
A transistor that outputs an output signal including a component of the fundamental angular frequency ω0 and its harmonic component in response to the input signal;
An output terminal connected to an external load;
A load circuit having an input node to which the output signal is input and an output node connected to the output terminal;
The load circuit is:
A first reactance two-terminal circuit connected between the input node and the output node;
A second reactance two-terminal circuit connected between the input node and a ground terminal;
The first reactance two-terminal circuit is configured to be open at angular frequencies 2ω0, 4ω0,..., 2nω0, and to be short-circuited at 3ω0, 5ω0, ..., (2m + 1) ω0 (where n is 1 or more). M is 1 when n is 1 and n is 1 or 2 when n is 2 or more),
The second reactance two-terminal circuit is an inverse class F amplifier circuit configured to be open at angular frequencies 2ω0, 4ω0,..., 2nω0 and short-circuited at 3ω0, 5ω0,.
請求項1又は請求項2に記載の逆F級増幅回路において,
前記第1リアクタンス二端子回路が,
第1〜第kLC並列回路(ただし,kはn以上の自然数)
を備え,
前記第1〜第kLC並列回路がリアクタンス二端子回路の端子間に直列に接続され,
角周波数2ω0,4ω0,…,2nω0で極となり,
角周波数3ω0,5ω0,…,(2m+1)ω0で零点となる特性を有する
逆F級増幅回路。
In the inverse class F amplifier circuit according to claim 1 or 2,
The first reactance two-terminal circuit is:
1st to kth parallel circuit (where k is a natural number greater than or equal to n)
With
The first to kLC parallel circuits are connected in series between terminals of a reactance two-terminal circuit;
It becomes a pole at angular frequencies 2ω0, 4ω0, ..., 2nω0,
An inverse class F amplifier circuit having a characteristic of having a zero point at angular frequencies 3ω0, 5ω0,... (2m + 1) ω0.
請求項1又は請求項2に記載の逆F級増幅回路において,
前記第1リアクタンス二端子回路が,
第1〜第kLC並列回路と(ただし,kはn以上の自然数),
インダクタ
とを備え,
前記第1〜第kLC並列回路と,前記インダクタとがリアクタンス二端子回路の端子間に直列に接続され,
角周波数2ω0,4ω0,…,2nω0で極となり,
角周波数3ω0,5ω0,…,(2m+1)ω0で零点となる特性を有する
逆F級増幅回路。
In the inverse class F amplifier circuit according to claim 1 or 2,
The first reactance two-terminal circuit is:
First to kLC parallel circuits (where k is a natural number greater than or equal to n),
An inductor,
The first to kLC parallel circuits and the inductor are connected in series between terminals of a reactance two-terminal circuit;
It becomes a pole at angular frequencies 2ω0, 4ω0, ..., 2nω0,
An inverse class F amplifier circuit having a characteristic of having a zero point at angular frequencies 3ω0, 5ω0,..., (2m + 1) ω0.
請求項1又は請求項2に記載の逆F級増幅回路において,
前記第1リアクタンス二端子回路が,
第1〜第kLC並列回路と(ただし,kはn以上の自然数),
キャパシタ
とを備え,
前記第1〜第kLC並列回路と,前記キャパシタとがリアクタンス二端子回路の端子間に直列に接続され,
角周波数2ω0,4ω0,…,2nω0で極となり,
角周波数3ω0,5ω0,…,(2m+1)ω0で零点となる特性を有する
逆F級増幅回路。
In the inverse class F amplifier circuit according to claim 1 or 2,
The first reactance two-terminal circuit is:
First to kLC parallel circuits (where k is a natural number greater than or equal to n),
A capacitor,
The first to kLC parallel circuits and the capacitor are connected in series between terminals of a reactance two-terminal circuit;
It becomes a pole at angular frequencies 2ω0, 4ω0, ..., 2nω0,
An inverse class F amplifier circuit having a characteristic of having a zero point at angular frequencies 3ω0, 5ω0,..., (2m + 1) ω0.
請求項1又は請求項2に記載の逆F級増幅回路において,
前記第1リアクタンス二端子回路が,
第1〜第kLC並列回路と(ただし,kはn以上の自然数),
インダクタと,
キャパシタ
とを備え,
前記第1〜第kLC並列回路と,前記インダクタと,前記キャパシタとがリアクタンス二端子回路の端子間に直列に接続され,
角周波数2ω0,4ω0,…,2nω0で極となり,
角周波数3ω0,5ω0,…,(2m+1)ω0で零点となる特性を有する
逆F級増幅回路。
In the inverse class F amplifier circuit according to claim 1 or 2,
The first reactance two-terminal circuit is:
First to kLC parallel circuits (where k is a natural number greater than or equal to n),
An inductor,
A capacitor,
The first to kLC parallel circuits, the inductor, and the capacitor are connected in series between terminals of a reactance two-terminal circuit;
It becomes a pole at angular frequencies 2ω0, 4ω0, ..., 2nω0,
An inverse class F amplifier circuit having a characteristic of having a zero point at angular frequencies 3ω0, 5ω0,..., (2m + 1) ω0.
請求項1又は請求項2に記載の逆F級増幅回路において,
前記第1リアクタンス二端子回路が,
第1〜第(k-1)LC直列回路と(ただし,kはn以上の自然数),
インダクタと,
キャパシタ
とを備え,
前記第1〜第(k-1)LC直列回路と,前記インダクタと,前記キャパシタとがリアクタンス二端子回路の端子間に並列に接続され,
角周波数2ω0,4ω0,…,2nω0で極となり,
角周波数3ω0,5ω0,…,(2m+1)ω0で零点となる特性を有する
逆F級増幅回路。
In the inverse class F amplifier circuit according to claim 1 or 2,
The first reactance two-terminal circuit is:
First to (k-1) LC series circuits (where k is a natural number greater than or equal to n),
An inductor,
A capacitor,
The first to (k-1) LC series circuits, the inductor, and the capacitor are connected in parallel between terminals of a reactance two-terminal circuit;
It becomes a pole at angular frequencies 2ω0, 4ω0, ..., 2nω0,
An inverse class F amplifier circuit having a characteristic of having a zero point at angular frequencies 3ω0, 5ω0,..., (2m + 1) ω0.
請求項1又は請求項2に記載の逆F級増幅回路において,
前記第1リアクタンス二端子回路が,
第1〜第kLC直列回路と(ただし,kはn以上の自然数),
インダクタ
とを備え,
前記第1〜第kLC直列回路と,前記インダクタとがリアクタンス二端子回路の端子間に並列に接続され,
角周波数2ω0,4ω0,…,2nω0で極となり,
角周波数3ω0,5ω0,…,(2m+1)ω0で零点となる特性を有する
逆F級増幅回路。
In the inverse class F amplifier circuit according to claim 1 or 2,
The first reactance two-terminal circuit is:
First to kLC series circuits (where k is a natural number greater than or equal to n),
An inductor,
The first to kLC series circuits and the inductor are connected in parallel between terminals of a reactance two-terminal circuit;
It becomes a pole at angular frequencies 2ω0, 4ω0, ..., 2nω0,
An inverse class F amplifier circuit having a characteristic of having a zero point at angular frequencies 3ω0, 5ω0,..., (2m + 1) ω0.
請求項1又は請求項2に記載の逆F級増幅回路において,
前記第1リアクタンス二端子回路が,
第1〜第kLC直列回路と(ただし,kはn以上の自然数),
キャパシタ
とを備え,
前記第1〜第kLC直列回路と,前記キャパシタとがリアクタンス二端子回路の端子間に並列に接続され,
角周波数2ω0,4ω0,…,2nω0で極となり,
角周波数3ω0,5ω0,…,(2m+1)ω0で零点となる特性を有する
逆F級増幅回路。
In the inverse class F amplifier circuit according to claim 1 or 2,
The first reactance two-terminal circuit is:
First to kLC series circuits (where k is a natural number greater than or equal to n),
A capacitor,
The first to kLC series circuits and the capacitor are connected in parallel between terminals of a reactance two-terminal circuit;
It becomes a pole at angular frequencies 2ω0, 4ω0, ..., 2nω0,
An inverse class F amplifier circuit having a characteristic of having a zero point at angular frequencies 3ω0, 5ω0,..., (2m + 1) ω0.
請求項1又は請求項2に記載の逆F級増幅回路において,
前記第1リアクタンス二端子回路が,
第1〜第(k+1)LC直列回路(ただし,kはn以上の自然数)
を備え,
前記第1〜第(k+1)LC直列回路がリアクタンス二端子回路の端子間に並列に接続され,
角周波数2ω0,4ω0,…,2nω0で極となり,
角周波数3ω0,5ω0,…,(2m+1)ω0で零点となる特性を有する
逆F級増幅回路。
In the inverse class F amplifier circuit according to claim 1 or 2,
The first reactance two-terminal circuit is:
1st to (k + 1) LC series circuit (where k is a natural number greater than or equal to n)
With
The first to (k + 1) th LC series circuits are connected in parallel between terminals of a reactance two-terminal circuit;
It becomes a pole at angular frequencies 2ω0, 4ω0, ..., 2nω0,
An inverse class F amplifier circuit having a characteristic of having a zero point at angular frequencies 3ω0, 5ω0,..., (2m + 1) ω0.
請求項1に記載の逆F級増幅回路において,
前記第2リアクタンス二端子回路が,
第1〜第kLC並列回路(ただし,kはn以上の自然数)
を備え,
前記第1〜第kLC並列回路がリアクタンス二端子回路の端子間に直列に接続され,
角周波数3ω0,5ω0,…,(2m+1)ω0で零点となる特性を有する
逆F級増幅回路。
In the inverse class F amplifier circuit according to claim 1,
The second reactance two-terminal circuit is
1st to kth parallel circuit (where k is a natural number greater than or equal to n)
With
The first to kLC parallel circuits are connected in series between terminals of a reactance two-terminal circuit;
An inverse class F amplifier circuit having a characteristic of having a zero point at angular frequencies 3ω0, 5ω0,..., (2m + 1) ω0.
請求項1に記載の逆F級増幅回路において,
前記第2リアクタンス二端子回路が,
第1〜第kLC並列回路と(ただし,kはn以上の自然数),
インダクタ
とを備え,
前記第1〜第kLC並列回路と,前記インダクタとがリアクタンス二端子回路の端子間に直列に接続され,
角周波数3ω0,5ω0,…,(2m+1)ω0で零点となる特性を有する
逆F級増幅回路。
In the inverse class F amplifier circuit according to claim 1,
The second reactance two-terminal circuit is
First to kLC parallel circuits (where k is a natural number greater than or equal to n),
An inductor,
The first to kLC parallel circuits and the inductor are connected in series between terminals of a reactance two-terminal circuit;
An inverse class F amplifier circuit having a characteristic of having a zero point at angular frequencies 3ω0, 5ω0,..., (2m + 1) ω0.
請求項1に記載の逆F級増幅回路において,
前記第2リアクタンス二端子回路が,
第1〜第kLC並列回路と(ただし,kはn以上の自然数),
キャパシタ
とを備え,
前記第1〜第kLC並列回路と,前記キャパシタとがリアクタンス二端子回路の端子間に直列に接続され,
角周波数3ω0,5ω0,…,(2m+1)ω0で零点となる特性を有する
逆F級増幅回路。
In the inverse class F amplifier circuit according to claim 1,
The second reactance two-terminal circuit is
First to kLC parallel circuits (where k is a natural number greater than or equal to n),
A capacitor,
The first to kLC parallel circuits and the capacitor are connected in series between terminals of a reactance two-terminal circuit;
An inverse class F amplifier circuit having a characteristic of having a zero point at angular frequencies 3ω0, 5ω0,..., (2m + 1) ω0.
請求項1に記載の逆F級増幅回路において,
前記第2リアクタンス二端子回路が,
第1〜第kLC並列回路と(ただし,kはn以上の自然数),
インダクタと,
キャパシタ
とを備え,
前記第1〜第kLC並列回路と,前記インダクタと,前記キャパシタとがリアクタンス二端子回路の端子間に直列に接続され,
角周波数3ω0,5ω0,…,(2m+1)ω0で零点となる特性を有する
逆F級増幅回路。
In the inverse class F amplifier circuit according to claim 1,
The second reactance two-terminal circuit is
First to kLC parallel circuits (where k is a natural number greater than or equal to n),
An inductor,
A capacitor,
The first to kLC parallel circuits, the inductor, and the capacitor are connected in series between terminals of a reactance two-terminal circuit;
An inverse class F amplifier circuit having a characteristic of having a zero point at angular frequencies 3ω0, 5ω0,..., (2m + 1) ω0.
請求項1に記載の逆F級増幅回路において,
前記第2リアクタンス二端子回路が,
第1〜第(k-1)LC直列回路と(ただし,kはn以上の自然数),
インダクタと,
キャパシタ
とを備え,
前記第1〜第(k-1)LC直列回路と,前記インダクタと,前記キャパシタとがリアクタンス二端子回路の端子間に並列に接続され,
角周波数3ω0,5ω0,…,(2m+1)ω0で零点となる特性を有する
逆F級増幅回路。
In the inverse class F amplifier circuit according to claim 1,
The second reactance two-terminal circuit is
First to (k-1) LC series circuits (where k is a natural number greater than or equal to n),
An inductor,
A capacitor,
The first to (k-1) LC series circuits, the inductor, and the capacitor are connected in parallel between terminals of a reactance two-terminal circuit;
An inverse class F amplifier circuit having a characteristic of having a zero point at angular frequencies 3ω0, 5ω0,..., (2m + 1) ω0.
請求項1に記載の逆F級増幅回路において,
前記第2リアクタンス二端子回路が,
第1〜第kLC直列回路と(ただし,kはn以上の自然数),
インダクタ
とを備え,
前記第1〜第kLC直列回路と,前記インダクタとがリアクタンス二端子回路の端子間に並列に接続され,
角周波数3ω0,5ω0,…,(2m+1)ω0で零点となる特性を有する
逆F級増幅回路。
In the inverse class F amplifier circuit according to claim 1,
The second reactance two-terminal circuit is
First to kLC series circuits (where k is a natural number greater than or equal to n),
An inductor,
The first to kLC series circuits and the inductor are connected in parallel between terminals of a reactance two-terminal circuit;
An inverse class F amplifier circuit having a characteristic of having a zero point at angular frequencies 3ω0, 5ω0,..., (2m + 1) ω0.
請求項1に記載の逆F級増幅回路において,
前記第2リアクタンス二端子回路が,
第1〜第kLC直列回路と(ただし,kはn以上の自然数),
キャパシタ
とを備え,
前記第1〜第kLC直列回路と,前記キャパシタとがリアクタンス二端子回路の端子間に並列に接続され,
角周波数3ω0,5ω0,…,(2m+1)ω0で零点となる特性を有する
逆F級増幅回路。
In the inverse class F amplifier circuit according to claim 1,
The second reactance two-terminal circuit is
First to kLC series circuits (where k is a natural number greater than or equal to n),
A capacitor,
The first to kLC series circuits and the capacitor are connected in parallel between terminals of a reactance two-terminal circuit;
An inverse class F amplifier circuit having a characteristic of having a zero point at angular frequencies 3ω0, 5ω0,... (2m + 1) ω0.
請求項1に記載の逆F級増幅回路において,
前記第2リアクタンス二端子回路が,
第1〜第(k+1)LC直列回路(ただし,kはn以上の自然数)
を備え,
前記第1〜第(k+1)LC直列回路がリアクタンス二端子回路の端子間に並列に接続され,
角周波数3ω0,5ω0,…,(2m+1)ω0で零点となる特性を有する
逆F級増幅回路。
In the inverse class F amplifier circuit according to claim 1,
The second reactance two-terminal circuit is
1st to (k + 1) LC series circuit (where k is a natural number greater than or equal to n)
With
The first to (k + 1) th LC series circuits are connected in parallel between terminals of a reactance two-terminal circuit;
An inverse class F amplifier circuit having a characteristic of having a zero point at angular frequencies 3ω0, 5ω0,..., (2m + 1) ω0.
請求項2に記載の逆F級増幅回路において,
前記第2リアクタンス二端子回路が,
第1〜第kLC並列回路(ただし,kはn以上の自然数)
を備え,
前記第1〜第kLC並列回路がリアクタンス二端子回路の端子間に直列に接続され,
角周波数2ω0,4ω0,…,2nω0で極となり,
角周波数3ω0,5ω0,…,(2m+1)ω0で零点となる特性を有する
逆F級増幅回路。
In the inverse class F amplifier circuit according to claim 2,
The second reactance two-terminal circuit is
1st to kth parallel circuit (where k is a natural number greater than or equal to n)
With
The first to kLC parallel circuits are connected in series between terminals of a reactance two-terminal circuit;
It becomes a pole at angular frequencies 2ω0, 4ω0, ..., 2nω0,
An inverse class F amplifier circuit having a characteristic of having a zero point at angular frequencies 3ω0, 5ω0,..., (2m + 1) ω0.
請求項2に記載の逆F級増幅回路において,
前記第2リアクタンス二端子回路が,
第1〜第kLC並列回路と(ただし,kはn以上の自然数),
インダクタ
とを備え,
前記第1〜第kLC並列回路と,前記インダクタとがリアクタンス二端子回路の端子間に直列に接続され,
角周波数2ω0,4ω0,…,2nω0で極となり,
角周波数3ω0,5ω0,…,(2m+1)ω0で零点となる特性を有する
逆F級増幅回路。
In the inverse class F amplifier circuit according to claim 2,
The second reactance two-terminal circuit is
First to kLC parallel circuits (where k is a natural number greater than or equal to n),
An inductor,
The first to kLC parallel circuits and the inductor are connected in series between terminals of a reactance two-terminal circuit;
It becomes a pole at angular frequencies 2ω0, 4ω0, ..., 2nω0,
An inverse class F amplifier circuit having a characteristic of having a zero point at angular frequencies 3ω0, 5ω0,..., (2m + 1) ω0.
請求項2に記載の逆F級増幅回路において,
前記第2リアクタンス二端子回路が,
第1〜第kLC並列回路と(ただし,kはn以上の自然数),
キャパシタ
とを備え,
前記第1〜第kLC並列回路と,前記キャパシタとがリアクタンス二端子回路の端子間に直列に接続され,
角周波数2ω0,4ω0,…,2nω0で極となり,
角周波数3ω0,5ω0,…,(2m+1)ω0で零点となる特性を有する
逆F級増幅回路。
In the inverse class F amplifier circuit according to claim 2,
The second reactance two-terminal circuit is
First to kLC parallel circuits (where k is a natural number greater than or equal to n),
A capacitor,
The first to kLC parallel circuits and the capacitor are connected in series between terminals of a reactance two-terminal circuit;
It becomes a pole at angular frequencies 2ω0, 4ω0, ..., 2nω0,
An inverse class F amplifier circuit having a characteristic of having a zero point at angular frequencies 3ω0, 5ω0,... (2m + 1) ω0.
請求項2に記載の逆F級増幅回路において,
前記第2リアクタンス二端子回路が,
第1〜第kLC並列回路と(ただし,kはn以上の自然数),
インダクタと,
キャパシタ
とを備え,
前記第1〜第kLC並列回路と,前記インダクタと,前記キャパシタとがリアクタンス二端子回路の端子間に直列に接続され,
角周波数2ω0,4ω0,…,2nω0で極となり,
角周波数3ω0,5ω0,…,(2m+1)ω0で零点となる特性を有する
逆F級増幅回路。
In the inverse class F amplifier circuit according to claim 2,
The second reactance two-terminal circuit is
First to kLC parallel circuits (where k is a natural number greater than or equal to n),
An inductor,
A capacitor,
The first to kLC parallel circuits, the inductor, and the capacitor are connected in series between terminals of a reactance two-terminal circuit;
It becomes a pole at angular frequencies 2ω0, 4ω0, ..., 2nω0,
An inverse class F amplifier circuit having a characteristic of having a zero point at angular frequencies 3ω0, 5ω0,... (2m + 1) ω0.
請求項2に記載の逆F級増幅回路において,
前記第2リアクタンス二端子回路が,
第1〜第(k-1)LC直列回路と(ただし,kはn以上の自然数),
インダクタと,
キャパシタ
とを備え,
前記第1〜第(k-1)LC直列回路と,前記インダクタと,前記キャパシタとがリアクタンス二端子回路の端子間に並列に接続され,
角周波数2ω0,4ω0,…,2nω0で極となり,
角周波数3ω0,5ω0,…,(2m+1)ω0で零点となる特性を有する
逆F級増幅回路。
In the inverse class F amplifier circuit according to claim 2,
The second reactance two-terminal circuit is
First to (k-1) LC series circuits (where k is a natural number greater than or equal to n),
An inductor,
A capacitor,
The first to (k-1) LC series circuits, the inductor, and the capacitor are connected in parallel between terminals of a reactance two-terminal circuit;
It becomes a pole at angular frequencies 2ω0, 4ω0, ..., 2nω0,
An inverse class F amplifier circuit having a characteristic of having a zero point at angular frequencies 3ω0, 5ω0,..., (2m + 1) ω0.
請求項2に記載の逆F級増幅回路において,
前記第2リアクタンス二端子回路が,
第1〜第kLC直列回路と(ただし,kはn以上の自然数),
インダクタ
とを備え,
前記第1〜第kLC直列回路と,前記インダクタとがリアクタンス二端子回路の端子間に並列に接続され,
角周波数2ω0,4ω0,…,2nω0で極となり,
角周波数3ω0,5ω0,…,(2m+1)ω0で零点となる特性を有する
逆F級増幅回路。
In the inverse class F amplifier circuit according to claim 2,
The second reactance two-terminal circuit is
First to kLC series circuits (where k is a natural number greater than or equal to n),
An inductor,
The first to kLC series circuits and the inductor are connected in parallel between terminals of a reactance two-terminal circuit;
It becomes a pole at angular frequencies 2ω0, 4ω0, ..., 2nω0,
An inverse class F amplifier circuit having a characteristic of having a zero point at angular frequencies 3ω0, 5ω0,..., (2m + 1) ω0.
請求項2に記載の逆F級増幅回路において,
前記第2リアクタンス二端子回路が,
第1〜第kLC直列回路と(ただし,kはn以上の自然数),
キャパシタ
とを備え,
前記第1〜第kLC直列回路と,前記キャパシタとがリアクタンス二端子回路の端子間に並列に接続され,
角周波数2ω0,4ω0,…,2nω0で極となり,
角周波数3ω0,5ω0,…,(2m+1)ω0で零点となる特性を有する
逆F級増幅回路。
In the inverse class F amplifier circuit according to claim 2,
The second reactance two-terminal circuit is
First to kLC series circuits (where k is a natural number greater than or equal to n),
A capacitor,
The first to kLC series circuits and the capacitor are connected in parallel between terminals of a reactance two-terminal circuit;
It becomes a pole at angular frequencies 2ω0, 4ω0, ..., 2nω0,
An inverse class F amplifier circuit having a characteristic of having a zero point at angular frequencies 3ω0, 5ω0,..., (2m + 1) ω0.
請求項2に記載の逆F級増幅回路において,
前記第2リアクタンス二端子回路が,
第1〜第(k+1)LC直列回路(ただし,kはn以上の自然数)
を備え,
前記第1〜第(k+1)LC直列回路がリアクタンス二端子回路の端子間に並列に接続され,
角周波数2ω0,4ω0,…,2nω0で極となり,
角周波数3ω0,5ω0,…,(2m+1)ω0で零点となる特性を有する
逆F級増幅回路。
In the inverse class F amplifier circuit according to claim 2,
The second reactance two-terminal circuit is
1st to (k + 1) LC series circuit (where k is a natural number greater than or equal to n)
With
The first to (k + 1) th LC series circuits are connected in parallel between terminals of a reactance two-terminal circuit;
It becomes a pole at angular frequencies 2ω0, 4ω0, ..., 2nω0,
An inverse class F amplifier circuit having a characteristic of having a zero point at angular frequencies 3ω0, 5ω0,..., (2m + 1) ω0.
請求項1乃至請求項26のいずれかに記載の逆F級増幅回路において,
更に,
前記出力端子と前記出力ノードの間に,インピーダンス整合回路を備えた
逆F級増幅回路。
In the inverse class F amplifier circuit according to any one of claims 1 to 26,
In addition,
An inverse class F amplifier circuit including an impedance matching circuit between the output terminal and the output node.
トランジスタから基本角周波数ω0の成分及びその高調波成分を含む出力信号を受ける入力ノードと,負荷に接続される出力ノードとの間に介設された第1リアクタンス二端子回路と,
前記出力ノードと接地端子との間に介設された第2リアクタンス二端子回路
とを備え,
前記第1リアクタンス二端子回路は,角周波数2ω0,4ω0,…,2nω0において開放になり,且つ,角周波数3ω0,5ω0,…,(2m+1)ω0において短絡となるように構成され(ただし,nは1以上の自然数であり,mは,nが1である場合には1,nが2以上である場合にはn又はn-1のうちの一方),
前記第2リアクタンス二端子回路は,角周波数3ω0,5ω0,…,(2m+1)ω0において短絡になるように構成された
逆F級増幅器用負荷回路。
A first reactance two-terminal circuit interposed between an input node receiving an output signal including a component of a fundamental angular frequency ω0 and its harmonic component from a transistor and an output node connected to a load;
A second reactance two-terminal circuit interposed between the output node and the ground terminal;
The first reactance two-terminal circuit is configured to be open at the angular frequencies 2ω0, 4ω0,..., 2nω0, and to be short-circuited at the angular frequencies 3ω0, 5ω0, ..., (2m + 1) ω0 (where n is A natural number of 1 or more, and m is 1 when n is 1 and one of n or n-1 when n is 2),
The second reactance two-terminal circuit is an inverse class F amplifier load circuit configured to be short-circuited at angular frequencies 3ω0, 5ω0,..., (2m + 1) ω0.
トランジスタから基本角周波数ω0の成分及びその高調波成分を含む出力信号を受ける入力ノードと,負荷に接続される出力ノードとの間に介設された第1リアクタンス二端子回路と,
前記出力ノードと接地端子との間に介設された第2リアクタンス二端子回路
とを備え,
前記第1リアクタンス二端子回路は,角周波数2ω0,4ω0,…,2nω0において開放になり,且つ,角周波数3ω0,5ω0,…,(2m+1)ω0において短絡となるように構成され(ただし,nは1以上の自然数であり,mは,nが1である場合には1,nが2以上である場合にはn又はn-1のうちの一方),
前記第2リアクタンス二端子回路は,角周波数2ω0,4ω0,…,2nω0において開放になり,且つ,角周波数3ω0,5ω0,…,(2m+1)ω0において短絡になるように構成された
逆F級増幅器用負荷回路。
A first reactance two-terminal circuit interposed between an input node receiving an output signal including a component of a fundamental angular frequency ω0 and its harmonic component from a transistor and an output node connected to a load;
A second reactance two-terminal circuit interposed between the output node and the ground terminal;
The first reactance two-terminal circuit is configured to be open at the angular frequencies 2ω0, 4ω0,..., 2nω0, and to be short-circuited at the angular frequencies 3ω0, 5ω0, ..., (2m + 1) ω0 (where n is A natural number of 1 or more, and m is 1 when n is 1 and one of n or n-1 when n is 2),
The second reactance two-terminal circuit is configured to be open at angular frequencies 2ω0, 4ω0,..., 2nω0 and to be short-circuited at angular frequencies 3ω0, 5ω0,. Load circuit.
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