JP2016005132A - High frequency amplifier - Google Patents

High frequency amplifier Download PDF

Info

Publication number
JP2016005132A
JP2016005132A JP2014124420A JP2014124420A JP2016005132A JP 2016005132 A JP2016005132 A JP 2016005132A JP 2014124420 A JP2014124420 A JP 2014124420A JP 2014124420 A JP2014124420 A JP 2014124420A JP 2016005132 A JP2016005132 A JP 2016005132A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
transmission line
length
stub
chip capacitor
short
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2014124420A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
尚希 小坂
Naoki Kosaka
尚希 小坂
修一 坂田
Shuichi Sakata
修一 坂田
優治 小松崎
Yuji Komatsuzaki
優治 小松崎
翔平 今井
Shohei Imai
翔平 今井
裕太郎 山口
Yutaro Yamaguchi
裕太郎 山口
英悟 桑田
Eigo Kuwata
英悟 桑田
政毅 半谷
Masaki Hanya
政毅 半谷
大塚 浩志
Hiroshi Otsuka
浩志 大塚
内田 浩光
Hiromitsu Uchida
浩光 内田
大石 敏之
Toshiyuki Oishi
敏之 大石
山中 宏治
Koji Yamanaka
宏治 山中
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Electric Corp filed Critical Mitsubishi Electric Corp
Priority to JP2014124420A priority Critical patent/JP2016005132A/en
Publication of JP2016005132A publication Critical patent/JP2016005132A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Microwave Amplifiers (AREA)
  • Amplifiers (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a high frequency amplifier capable of improving output and efficiency by reducing a loss without removing a chip capacitor.SOLUTION: A short stub 1 is constituted in a high range side of a fundamental wave connected to a chip capacitor 1a using a first transmission line 1b whose length is shorter than λ/4. To a connection part between the first transmission line 1b and the chip capacitor 1a, an open stub 2 is connected in a length of λ/4 on a lower range side of the fundamental wave. A second transmission line 3 and a wire 5 to which the short stub 1 is connected is connected to the output side of a transistor.

Description

本発明は、ショートスタブを用いた内部整合型の高周波増幅器に関するものである。   The present invention relates to an internal matching type high-frequency amplifier using a short stub.

図11は、従来の、ショートスタブを用いた内部整合型の高周波増幅器の変成回路を示す回路図である。図示の回路は、FET(電界効果トランジスタ)101、ショートスタブ102、伝送線路103およびワイヤ104からなり、ショートスタブ102は、先端にチップコンデンサ102aを接続した伝送線路102bで構成されている。ショートスタブ102を用いることでFET101の出力容量を打ち消し、図12に示すようにFET101の出力インピーダンスを高インピーダンス化し、高帯域化を実現している。この技術は小型化が要求されるような内部整合型の高周波増幅器において整合回路の面積を抑えることが可能であり、広帯域かつ小型化を両立するものである(例えば、特許文献1参照)。   FIG. 11 is a circuit diagram showing a conventional transformation circuit of an internal matching type high-frequency amplifier using a short stub. The circuit shown in the figure includes an FET (field effect transistor) 101, a short stub 102, a transmission line 103, and a wire 104, and the short stub 102 includes a transmission line 102b having a tip capacitor 102a connected to the tip. By using the short stub 102, the output capacitance of the FET 101 is canceled, and the output impedance of the FET 101 is increased as shown in FIG. This technique can reduce the area of the matching circuit in an internal matching type high-frequency amplifier that requires miniaturization, and achieves both wide bandwidth and miniaturization (see, for example, Patent Document 1).

特開2011−35761号公報JP 2011-35761 A

しかしながら、上記従来の高周波増幅器において、ショートスタブ102に用いるチップコンデンサ102aが有する内部抵抗が損失成分となり、高周波増幅器の出力や効率を低下させる問題があった。   However, in the conventional high-frequency amplifier, there is a problem that the internal resistance of the chip capacitor 102a used for the short stub 102 becomes a loss component, which reduces the output and efficiency of the high-frequency amplifier.

この発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、内部整合型の高周波増幅器の広帯域化のために必要なショートスタブ先端のチップコンデンサを除去することなく損失を低減し、出力や効率を向上することのできる高周波増幅器を得ることを目的とする。   The present invention has been made to solve the above-described problems, and reduces the loss without removing the chip capacitor at the tip of the short stub, which is necessary for widening the bandwidth of the internal matching type high frequency amplifier. An object of the present invention is to obtain a high frequency amplifier capable of improving efficiency.

この発明に係る高周波増幅器は、チップコンデンサに接続された基本波の高域側でλ/4より短い長さの第1の伝送線路からなるショートスタブと、第1の伝送線路とチップコンデンサの接続部に接続された基本波の低域側でλ/4の長さのオープンスタブと、ショートスタブが接続された第2の伝送線路およびワイヤがトランジスタの出力側に接続されたものである。   The high-frequency amplifier according to the present invention includes a short stub including a first transmission line having a length shorter than λ / 4 on the high frequency side of the fundamental wave connected to the chip capacitor, and a connection between the first transmission line and the chip capacitor. An open stub having a length of λ / 4 and a second transmission line and a wire connected to a short stub are connected to the output side of the transistor on the low frequency side of the fundamental wave connected to the part.

この発明の高周波増幅器は、第1の伝送線路とチップコンデンサの接続部に基本波の低域側でλ/4の長さのオープンスタブを接続するようにしたので、高周波増幅器として出力や効率を向上することができる。   In the high frequency amplifier according to the present invention, an open stub having a length of λ / 4 is connected to the connection portion between the first transmission line and the chip capacitor on the low frequency side of the fundamental wave. Can be improved.

この発明の実施の形態1による高周波増幅器を示す構成図である。1 is a configuration diagram showing a high-frequency amplifier according to Embodiment 1 of the present invention. この発明の実施の形態1による高周波増幅器の回路損失を従来と比較して示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the circuit loss of the high frequency amplifier by Embodiment 1 of this invention compared with the past. この発明の実施の形態1による高周波増幅器のチップコンデンサとオープンスタブの周波数特性を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the frequency characteristic of the chip capacitor and open stub of the high frequency amplifier by Embodiment 1 of this invention. この発明の実施の形態1による高周波増幅器の回路レイアウトを示す構成図である。It is a block diagram which shows the circuit layout of the high frequency amplifier by Embodiment 1 of this invention. この発明の実施の形態2による高周波増幅器を示す構成図である。It is a block diagram which shows the high frequency amplifier by Embodiment 2 of this invention. この発明の実施の形態2による高周波増幅器のFETの動作効率が最大となるインピーダンス領域と第2の伝送線路とワイヤによる変成を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the transformation | transformation by the impedance area | region where the operation efficiency of FET of the high frequency amplifier by Embodiment 2 of this invention becomes the maximum, the 2nd transmission line, and a wire. この発明の実施の形態3による高周波増幅器を示す構成図である。It is a block diagram which shows the high frequency amplifier by Embodiment 3 of this invention. この発明の実施の形態4による高周波増幅器の回路レイアウトを示す構成図である。It is a block diagram which shows the circuit layout of the high frequency amplifier by Embodiment 4 of this invention. この発明の実施の形態5による高周波増幅器の回路レイアウトを示す構成図である。It is a block diagram which shows the circuit layout of the high frequency amplifier by Embodiment 5 of this invention. この発明の実施の形態6による高周波増幅器の回路レイアウトを示す構成図である。It is a block diagram which shows the circuit layout of the high frequency amplifier by Embodiment 6 of this invention. 従来の高周波増幅器を示す構成図である。It is a block diagram which shows the conventional high frequency amplifier. 従来の高周波増幅器のFETの出力インピーダンスとショートスタブによる変成と伝送線路による変成とを示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the output impedance of the FET of the conventional high frequency amplifier, the transformation | transformation by a short stub, and the transformation | transformation by a transmission line.

実施の形態1.
図1は、この発明の実施の形態1による高周波増幅器の出力側の回路を示す構成図である。
図示の高周波増幅器は、チップコンデンサ1aと第1の伝送線路1bを用いたショートスタブ1、ショートスタブ1の一部に接続されたオープンスタブ2、第2の伝送線路3、第3の伝送線路4、ワイヤ5およびFET6からなる。ショートスタブ1は、先端にショート点(短絡点)があるスタブであり、チップコンデンサ1aが接続された基本波の高域側でλ/4より短い長さの第1の伝送線路1bを用いて構成されている。また、その短絡点と反対側の端部は第2の伝送線路3と第3の伝送線路4との接続点に接続されている。オープンスタブ2は、先端がオープン(開放)となったスタブである。第2の伝送線路3はワイヤ5を介してFET6の出力端子に接続されており、第3の伝送線路4は、出力側の整合回路を構成するための線路である。
Embodiment 1 FIG.
1 is a block diagram showing a circuit on the output side of a high-frequency amplifier according to Embodiment 1 of the present invention.
The illustrated high frequency amplifier includes a short stub 1 using a chip capacitor 1 a and a first transmission line 1 b, an open stub 2 connected to a part of the short stub 1, a second transmission line 3, and a third transmission line 4. , Wire 5 and FET 6. The short stub 1 is a stub having a short point (short-circuit point) at the tip, and uses the first transmission line 1b having a length shorter than λ / 4 on the high frequency side of the fundamental wave to which the chip capacitor 1a is connected. It is configured. The end opposite to the short-circuit point is connected to a connection point between the second transmission line 3 and the third transmission line 4. The open stub 2 is a stub whose tip is open (open). The second transmission line 3 is connected to the output terminal of the FET 6 through the wire 5, and the third transmission line 4 is a line for constituting an output side matching circuit.

このように、実施の形態1では、ショートスタブ1にオープンスタブ2を接続しているため、図2に示すように回路損失は従来構成に比べて低減することができる。図中、破線21がオープンスタブ2を備えた本発明であり、実線22が従来構成を示している。以下、回路損失を低減することのできる理由について説明する。なお、以降、fHは基本波周波数帯における高域側を、fLは基本波周波数帯における低域側を意味する。   Thus, in Embodiment 1, since the open stub 2 is connected to the short stub 1, the circuit loss can be reduced as compared with the conventional configuration as shown in FIG. In the figure, the broken line 21 is the present invention provided with the open stub 2, and the solid line 22 indicates the conventional configuration. Hereinafter, the reason why the circuit loss can be reduced will be described. Hereinafter, fH means the high frequency side in the fundamental frequency band, and fL means the low frequency side in the fundamental frequency band.

まず、ショートスタブ1における第1の伝送線路1bの長さをλ/4@fH以下にすることで、fL〜fHの基本波周波数帯でショートスタブ1を積極的に整合回路として使用する。チップコンデンサ1aは、内部に抵抗成分を有するため、fL〜fHの基本波からチップコンデンサ1aの内部抵抗が見えることになり回路損失が増加する。さらに、ショートスタブ1はfLでショート寄り、fHでオープン寄りになることから、fHよりもfLでチップコンデンサ1aの内部抵抗の影響を受けやすく、図2のようにfHよりもfLで回路損失が大きくなる。   First, by setting the length of the first transmission line 1b in the short stub 1 to λ / 4 @ fH or less, the short stub 1 is positively used as a matching circuit in the fundamental frequency band of fL to fH. Since the chip capacitor 1a has a resistance component inside, the internal resistance of the chip capacitor 1a can be seen from the fundamental waves of fL to fH, and the circuit loss increases. Further, since the short stub 1 is close to short at fL and close to open at fH, it is more susceptible to the internal resistance of the chip capacitor 1a at fL than fH, and the circuit loss at fL is higher than fH as shown in FIG. growing.

ここでチップコンデンサ1aの接続点に、λ/4@fLの長さのオープンスタブ2を接続することを考える。図3にチップコンデンサ1aとオープンスタブ2の周波数特性を示す。チップコンデンサ1aは内部抵抗を有するために理想的なショートを実現できないが(図3(a)参照)、オープンスタブ2はチップコンデンサ1aに比べて理想的なショートを実現できる(図3(b)参照)。このため、fLはオープンスタブ2の根本ではチップコンデンサ1aよりもオープンスタブ2側のショートが見えやすくなり、チップコンデンサ1aの抵抗が見えにくくなる。その結果、図2のようにfLでの回路損失を低減できる。なお、図3(b)に示すように、fHではオープンスタブ2の根本はショートではなくなるため、回路損失の低減効果は小さくなる。   Here, it is considered that an open stub 2 having a length of λ / 4 @ fL is connected to a connection point of the chip capacitor 1a. FIG. 3 shows frequency characteristics of the chip capacitor 1 a and the open stub 2. Although the chip capacitor 1a has an internal resistance, an ideal short circuit cannot be realized (see FIG. 3A), but the open stub 2 can realize an ideal short circuit compared to the chip capacitor 1a (FIG. 3B). reference). For this reason, fL makes it easier to see a short on the open stub 2 side than the chip capacitor 1a at the root of the open stub 2, and makes the resistance of the chip capacitor 1a less visible. As a result, the circuit loss at fL can be reduced as shown in FIG. As shown in FIG. 3B, since the root of the open stub 2 is not short at fH, the effect of reducing the circuit loss is small.

図4に実施の形態1の構成を適用した高周波増幅器のレイアウトを示す。入力基板10上には入力側整合回路11が形成されてFET6に接続される。また、出力基板20上にショートスタブ1とオープンスタブ2で構成される出力側整合回路が形成されてFET6に接続される。また、チップコンデンサ1aは、出力基板20上に形成された第1の伝送線路1bに接続されている。   FIG. 4 shows a layout of a high-frequency amplifier to which the configuration of the first embodiment is applied. An input side matching circuit 11 is formed on the input substrate 10 and connected to the FET 6. An output side matching circuit composed of the short stub 1 and the open stub 2 is formed on the output substrate 20 and connected to the FET 6. The chip capacitor 1a is connected to the first transmission line 1b formed on the output substrate 20.

以上説明したように、実施の形態1の高周波増幅器によれば、チップコンデンサに接続された基本波の高域側でλ/4より短い長さの第1の伝送線路からなるショートスタブと、第1の伝送線路とチップコンデンサの接続部に接続された基本波の低域側でλ/4の長さのオープンスタブと、ショートスタブが接続された第2の伝送線路およびワイヤがトランジスタの出力側に接続されるよう構成したので、内部整合型の高周波増幅器の広帯域化のために必要なショートスタブ先端のチップコンデンサを除去することなく損失を低減し、出力や効率を向上することができる。   As described above, according to the high frequency amplifier of the first embodiment, the short stub including the first transmission line having a length shorter than λ / 4 on the high frequency side of the fundamental wave connected to the chip capacitor, An open stub having a length of λ / 4 on the low frequency side of the fundamental wave connected to the connection portion of 1 transmission line and the chip capacitor, and a second transmission line and a wire connected to the short stub are connected to the output side of the transistor Therefore, it is possible to reduce the loss and improve the output and efficiency without removing the chip capacitor at the tip of the short stub necessary for widening the bandwidth of the internal matching type high frequency amplifier.

実施の形態2.
図5は、実施の形態2の高周波増幅器を示す構成図である。実施の形態2の高周波増幅器は、ショートスタブ1、オープンスタブ2、第2の伝送線路3、第3の伝送線路4、ワイヤ5およびFET6からなり、図面上の構成は図1に示した実施の形態1の構成と同様であるが、各部の値が異なっている。
Embodiment 2. FIG.
FIG. 5 is a configuration diagram illustrating the high-frequency amplifier according to the second embodiment. The high-frequency amplifier according to the second embodiment includes a short stub 1, an open stub 2, a second transmission line 3, a third transmission line 4, a wire 5, and an FET 6. The configuration on the drawing is the embodiment shown in FIG. Although it is the same as that of the structure of form 1, the value of each part differs.

すなわち、実施の形態2では、オープンスタブ2の長さをλ/8@fH〜λ/4@fH、チップコンデンサ1aの容量を100pF以下、オープンスタブ2から第2の伝送線路3および第3の伝送線路4までの第1の伝送線路1bの長さをλ/8@fH、第2の伝送線路3の長さをλ・3/8@2fH〜λ・4/8@2fH、ワイヤ5の長さを0.4mm以下の長さとしている。
このように構成することで高周波増幅器の動作効率をさらに向上させることができる理由について以下説明する。
That is, in the second embodiment, the length of the open stub 2 is λ / 8 @ fH to λ / 4 @ fH, the capacitance of the chip capacitor 1a is 100 pF or less, the open stub 2 to the second transmission line 3 and the third transmission line 3 The length of the first transmission line 1b up to the transmission line 4 is λ / 8 @ fH, the length of the second transmission line 3 is λ · 3/8 @ 2fH to λ · 4/8 @ 2fH, The length is set to 0.4 mm or less.
The reason why the operation efficiency of the high-frequency amplifier can be further improved by such a configuration will be described below.

基本波ではλ/8@fH〜λ/4@fHの長さのオープンスタブ2は、2倍波ではλ/4@2fH〜λ/2@2fHの長さになり、誘導性(L性)となる。一方、チップコンデンサ1aは容量性(C性)であるので、オープンスタブ2と2倍波(2fH)でLC並列共振させることにより、オープンスタブ2とショートスタブ1の接続点は2倍波(2fH)でオープンになり、また、ショートスタブ1がλ/8@fH(2倍波ではλ/4)であるため、ショートスタブ1と第2の伝送線路3と第3の伝送線路4との接続点は2倍波(2fH)でショートになる(図5及び図6におけるショート参照)。   In the fundamental wave, the open stub 2 having a length of λ / 8 @ fH to λ / 4 @ fH becomes a length of λ / 4 @ 2fH to λ / 2 @ 2fH in the double wave, and is inductive (L property). It becomes. On the other hand, since the chip capacitor 1a is capacitive (C property), the connection point between the open stub 2 and the short stub 1 is doubled (2fH) by performing LC parallel resonance with the open stub 2 and the second harmonic (2fH). ), And the short stub 1 is λ / 8 @ fH (λ / 4 for the second harmonic), so the connection between the short stub 1, the second transmission line 3, and the third transmission line 4 is established. The point is short-circuited at a second harmonic (2 fH) (see short-circuit in FIGS. 5 and 6).

次に、図5に記載の第2の伝送線路3の長さを3/8・λ@2fH〜4/8・λ@2fH、ワイヤ5の長さを0.4mm以下の間で適切に選ぶことで、図6に示すようにFET6端から負荷側を見た2倍波インピーダンスは動作効率が最大となる領域に変成される。以上より、広帯域かつ高効率な特性を得られる。   Next, the length of the second transmission line 3 shown in FIG. 5 is appropriately selected between 3/8 · λ @ 2fH to 4/8 · λ @ 2fH, and the length of the wire 5 is appropriately selected to be 0.4 mm or less. As a result, as shown in FIG. 6, the second harmonic impedance when the load side is viewed from the end of the FET 6 is transformed into a region where the operation efficiency is maximized. As described above, a broadband and highly efficient characteristic can be obtained.

上記のチップコンデンサ1aの容量が100pF以下、ワイヤ5の長さが0.4mm以下といった値は、高周波増幅器における実運用上の値であるが、これらの値の求め方についてさらに説明する。   The values of the chip capacitor 1a having a capacitance of 100 pF or less and the length of the wire 5 of 0.4 mm or less are values in actual operation in the high-frequency amplifier. How to obtain these values will be further described.

上述したチップコンデンサ1aの容量を100pF以下とするという考え方は、基本波で十分にショートとなるような値をとることである。例えば「十分ショート」の定義を仮にコンデンサのインピーダンスZの実部が0.1Ω以下、虚部が1Ω以下と仮定し、コンデンサを理想的な状態で計算する(厳密には使用するチップコンデンサの種類や大きさによって内部に寄生するインダクタンスにより自己共振を生じる)。
計算では一般的に使用される周波数帯域として、L帯(1〜2GHz),S帯(2〜4GHz)、C帯(4〜8GHz)、X〜Ku帯(8〜18GHz)ごとに十分ショートを実現するために必要な容量を求めると、その結果は以下のようになる。
「L帯では100〜80pF、S帯では80〜40pF、C帯では40〜20pF、X〜Ku帯では20〜15pFを使用すれば十分ショートとなる」。但し、実運用上ではチップコンデンサ1aはその種類や大きさによって自己共振周波数が異なり、必要に応じて最適な容量値を選ぶことになる。この時、例えばL帯において十分ショートが得られない40pFで設計しても効果を得られると考えられる。
The idea of setting the capacitance of the chip capacitor 1a to 100 pF or less is to take a value that is sufficiently short-circuited at the fundamental wave. For example, suppose the definition of “sufficiently short” assumes that the real part of the impedance Z of the capacitor is 0.1Ω or less and the imaginary part is 1Ω or less. Depending on the size and size, self-resonance occurs due to the parasitic inductance.
In calculation, the frequency band generally used is short enough for each of the L band (1 to 2 GHz), S band (2 to 4 GHz), C band (4 to 8 GHz), and X to Ku band (8 to 18 GHz). When the capacity required for realization is obtained, the result is as follows.
“If you use 100 to 80 pF in the L band, 80 to 40 pF in the S band, 40 to 20 pF in the C band, and 20 to 15 pF in the X to Ku band, it will be short enough”. However, in actual operation, the chip capacitor 1a has a self-resonant frequency depending on its type and size, and an optimum capacitance value is selected as necessary. At this time, for example, it is considered that the effect can be obtained even if the design is made at 40 pF which does not provide a sufficient short in the L band.

ワイヤ5の長さ(インダクタンスの大きさ)については、ワイヤ5が長いと(インダクタンスが大きいと)、図12に示すFET6の出力インピーダンスは円の中心からの距離を変えずに時計周りに回るため、実軸(スミスチャートの中心を横切る線)に移動した時はインピーダンスがショート寄りになるため低くなる。そこで、基本的にはワイヤ5の長さは短い方がFET6の出力インピーダンスの回転量は小さくなり、その後のショートスタブ1による変成でより高いインピーダンスに持っていくことが可能になり効果を得られやすくなる。このことから、ワイヤ5の長さを0.4mm以下と限定しても、広帯域な特性を得ることができる。   Regarding the length of the wire 5 (inductance size), if the wire 5 is long (inductance is large), the output impedance of the FET 6 shown in FIG. 12 rotates clockwise without changing the distance from the center of the circle. When moving to the real axis (a line crossing the center of the Smith chart), the impedance becomes low because it becomes closer to a short circuit. Therefore, basically, the shorter the length of the wire 5 is, the smaller the rotation amount of the output impedance of the FET 6 becomes, and it becomes possible to bring it to a higher impedance by the subsequent transformation by the short stub 1 and the effect can be obtained. It becomes easy. From this, even if the length of the wire 5 is limited to 0.4 mm or less, a broadband characteristic can be obtained.

次に、FET6端から負荷側を見た2倍波インピーダンスについてであるが、ワイヤ5とショート@2fHの間に、3/8・λ@2fH〜4/8・λ@2fHの長さの第2の伝送線路3が入っている。3/8・λ@2fHの長さは図6ではショート点から破線矢印に従い、スミスチャート真下(270°の位置)となる。また、4/8・λ@2fHの長さは図6のスミスチャートでは、スミスチャートを一周してショート点に戻ってくる。つまり、この線路だけで図6に示すFET6の動作効率が最大となるインピーダンス領域に変成される。設計上は、3/8・λ@2fH〜4/8・λ@2fHの長さの線路と、0.4mm以下のインダクタンス成分の和に相当する分だけ回転するため、FET6の動作効率が最大となるインピーダンス領域に入るように3/8・λ@2fH〜4/8・λ@2fHの長さの第2の伝送線路3とワイヤ5の長さが最適になるようにする。   Next, with regard to the second harmonic impedance when the load side is viewed from the end of the FET 6, the length between 3/8 · λ @ 2fH to 4/8 · λ @ 2fH is between the wire 5 and the short @ 2fH. 2 transmission lines 3 are contained. In FIG. 6, the length of 3/8 · λ @ 2fH follows the broken line arrow from the short point and is directly below the Smith chart (position of 270 °). Further, the length of 4/8 · λ @ 2fH returns to the short point after making a round of the Smith chart in the Smith chart of FIG. That is, only this line is transformed into an impedance region in which the operation efficiency of the FET 6 shown in FIG. 6 is maximized. Since the design is rotated by an amount corresponding to the sum of the line length of 3/8 · λ @ 2fH to 4/8 · λ @ 2fH and an inductance component of 0.4 mm or less, the operation efficiency of the FET 6 is maximized. The length of the second transmission line 3 and the wire 5 having a length of 3/8 · λ @ 2fH to 4/8 · λ @ 2fH is optimized so as to enter the impedance region.

なお、上記例では、動作効率を向上したい周波数としてfHを例に説明したが、動作効率を向上したい周波数で線路長を決めるため周波数はfHに限らず、fLでも良いし他の周波数でも良い。   In the above example, fH has been described as an example of the frequency at which the operating efficiency is desired to be improved. However, since the line length is determined by the frequency at which the operating efficiency is desired to be improved, the frequency is not limited to fH, and may be fL or other frequencies.

以上説明したように、実施の形態2の高周波増幅器によれば、ショートスタブにおける第1の伝送線路の長さが基本波でλ/8、オープンスタブの長さが基本波でλ/8〜λ/4、チップコンデンサがオープンスタブと並列共振する100pF以下の容量、ショートスタブと第2の伝送線路の接続点からワイヤ端までの第2の伝送線路の長さが2倍波で3/8・λ〜4/8・λ、ワイヤの長さが0.4mm以下である出力回路がトランジスタに接続されるようにしたので、高周波増幅器としての実運用上の動作効率をさらに向上させることができる。   As described above, according to the high frequency amplifier of the second embodiment, the length of the first transmission line in the short stub is λ / 8 as the fundamental wave, and the length of the open stub is λ / 8 to λ as the fundamental wave. / 4, capacitance of 100 pF or less where the chip capacitor resonates in parallel with the open stub, the length of the second transmission line from the connection point of the short stub and the second transmission line to the wire end is 3/8 · Since the output circuit having λ˜4 / 8 · λ and the wire length of 0.4 mm or less is connected to the transistor, the operational efficiency in practical operation as a high frequency amplifier can be further improved.

実施の形態3.
図7は、実施の形態3の高周波増幅器を示す構成図である。
実施の形態2では、オープンスタブ2を2倍波で誘導性(L性)とし、チップコンデンサ1aと2倍波で並列共振させることでショートスタブ1を2倍波でオープンスタブに見せている。これに対し、実施の形態3では、オープンスタブ2を2倍波で容量性(C性)とし、チップコンデンサ1aに短い伝送線路(第4の伝送線路1c)を追加してチップコンデンサ1a側を誘導性(L性)にすることで、オープンスタブ2とチップコンデンサ1aおよび第4の伝送線路1cを2倍波で並列共振させることで、ショートスタブ1を2倍波でオープンスタブに見せた例である。図7において、第4の伝送線路1cが追加された以外、図面上の構成は図5に示した実施の形態2と同様であるため、対応する部分に同一符号を付してその説明を省略する。
Embodiment 3 FIG.
FIG. 7 is a configuration diagram illustrating the high-frequency amplifier according to the third embodiment.
In the second embodiment, the open stub 2 is made inductive (L property) with a second harmonic, and the short stub 1 is shown as an open stub with a second harmonic by resonating in parallel with the chip capacitor 1a. On the other hand, in the third embodiment, the open stub 2 is made capacitive (C property) with a second harmonic, a short transmission line (fourth transmission line 1c) is added to the chip capacitor 1a, and the chip capacitor 1a side is changed. An example of making the short stub 1 look like an open stub with a second harmonic by making the open stub 2, the chip capacitor 1 a and the fourth transmission line 1 c resonate in parallel with the second harmonic by making it inductive (L). It is. In FIG. 7, the configuration on the drawing is the same as that of the second embodiment shown in FIG. 5 except that a fourth transmission line 1c is added. To do.

オープンスタブ2の長さをλ/2@2fH〜3/4・λ@2fHとすることでオープンスタブ2を2倍波で容量性(C性)とし、一方、チップコンデンサ1aからオープンスタブ2の接続点までの第4の伝送線路1cの長さをλ/4@2fH以下にすることで、オープンスタブ2の接続点からチップコンデンサ1a側は誘導性(L性)となる。これにより、オープンスタブ2とチップコンデンサ1aおよび第4の伝送線路1cを2倍波で並列共振させ、オープンスタブ2の接続点を2倍波でオープンにすることで、ショートスタブ1を2倍波でオープンスタブに見せることができる。オープンスタブ2の接続点から、第2の伝送線路3および第3の伝送線路4までの第1の伝送線路1bの長さを、λ/8@fH(2倍波ではλ/4)とすることで、ショートスタブ1と第2の伝送線路3と第3の伝送線路4との接続点は2倍波でショートとなる。さらに、第2の伝送線路3の長さを3/8・λ@2fH〜4/8・λ@2fH、ワイヤ5の長さを0.4mm以下の間で適切に選ぶことで、図6に示すようにFET6端から負荷側を見た2倍波インピーダンスは動作効率が最大となる領域に変成することが可能となる。以上より、広帯域かつ高効率な特性を得られる。   By setting the length of the open stub 2 to λ / 2 @ 2fH to 3/4 · λ @ 2fH, the open stub 2 becomes capacitive (C property) with a second harmonic wave. By setting the length of the fourth transmission line 1c to the connection point to be λ / 4 @ 2fH or less, the chip capacitor 1a side from the connection point of the open stub 2 becomes inductive (L property). As a result, the open stub 2, the chip capacitor 1 a and the fourth transmission line 1 c are caused to resonate in parallel with the second harmonic, and the connection point of the open stub 2 is opened with the second harmonic, whereby the short stub 1 is doubled. Can be shown as an open stub. The length of the first transmission line 1b from the connection point of the open stub 2 to the second transmission line 3 and the third transmission line 4 is λ / 8 @ fH (λ / 4 for the second harmonic). Thus, the connection point of the short stub 1, the second transmission line 3, and the third transmission line 4 is short-circuited at the second harmonic. Furthermore, by appropriately selecting the length of the second transmission line 3 from 3/8 · λ @ 2fH to 4/8 · λ @ 2fH and the length of the wire 5 to 0.4 mm or less, FIG. As shown, the second harmonic impedance when the load side is viewed from the end of the FET 6 can be transformed into a region where the operating efficiency is maximized. As described above, a broadband and highly efficient characteristic can be obtained.

以上説明したように、実施の形態3の高周波増幅器によれば、ショートスタブにおける第1の伝送線路の長さが基本波でλ/8、オープンスタブの長さが2倍波でλ/2〜3/4・λ、オープンスタブの接続端からチップコンデンサまでの第4の伝送線路の長さが2倍波でλ/4以下、チップコンデンサの容量が100pF以下、ショートスタブと第2の伝送線路の接続点からワイヤ端までの第2の伝送線路の長さが2倍波で3/8・λ〜4/8・λ、ワイヤの長さが0.4mm以下である出力回路がトランジスタに接続されるようにしたので、高周波増幅器としての実運用上の動作効率をさらに向上させることができる。   As described above, according to the high frequency amplifier of the third embodiment, the length of the first transmission line in the short stub is λ / 8 as the fundamental wave, and the length of the open stub is λ / 2 as the double wave. 3/4 · λ, the length of the fourth transmission line from the connection end of the open stub to the chip capacitor is λ / 4 or less at a double wave, the capacity of the chip capacitor is 100 pF or less, the short stub and the second transmission line The second transmission line length from the connection point to the wire end is 3/8 · λ to 4/8 · λ with a double wave, and the output circuit with a wire length of 0.4 mm or less is connected to the transistor As a result, the operational efficiency in actual operation as a high frequency amplifier can be further improved.

実施の形態4.
実施の形態1ではチップコンデンサを1個使用した回路構成であるが、チップコンデンサ1aを2個使用した例を実施の形態4として図8に示す。図示のように、チップコンデンサ1aが1個ではなく2個並列に並ぶことで、チップコンデンサ1aの内部の合成抵抗は小さくなり、回路損失を低減できる。これ以外の構成は図4に示した実施の形態1と同様であるため、対応する部分に同一符号を付してその説明を省略する。なお、チップコンデンサ1aは2個ではなく3個以上でも効果が得られる。
Embodiment 4 FIG.
Although the circuit configuration using one chip capacitor is used in the first embodiment, an example using two chip capacitors 1a is shown in FIG. 8 as the fourth embodiment. As shown in the drawing, by arranging two chip capacitors 1a in parallel instead of one, the combined resistance inside the chip capacitor 1a is reduced, and the circuit loss can be reduced. Since the configuration other than this is the same as that of the first embodiment shown in FIG. 4, the same reference numerals are assigned to the corresponding portions, and the description thereof is omitted. Note that the effect can be obtained with three or more chip capacitors 1a instead of two.

以上説明したように、実施の形態4の高周波増幅器によれば、複数の並列接続されたチップコンデンサを第1の伝送線路に接続してショートスタブを構成するようにしたので、高周波増幅器としての回路損失を低減することができる。   As described above, according to the high frequency amplifier of the fourth embodiment, the short stub is configured by connecting a plurality of chip capacitors connected in parallel to the first transmission line. Loss can be reduced.

実施の形態5.
実施の形態1の回路レイアウトは図4で示したように、FET6に対して非対称(図面における上下非対称)の構成であるが、回路レイアウトを上下対称にした例を実施の形態5として図9に示す。
Embodiment 5 FIG.
As shown in FIG. 4, the circuit layout of the first embodiment is asymmetrical (vertically asymmetric in the drawing) with respect to the FET 6, but an example in which the circuit layout is vertically symmetric is shown in FIG. Show.

FET6は複数のセルが横に並べられているため、実施の形態1の構成では一方端のセルと他方端のセルからショートスタブ1の見え方が異なり、ひいては各セルから負荷側を見たインピーダンスがばらつき、各セルが均一動作せずに高周波増幅器の出力や効率の低下を招く恐れがある。そこで、チップコンデンサ1aを2個使用し、回路レイアウトを対称にすることで、各セル間の不均一動作を低減することが可能となる。   Since the FET 6 has a plurality of cells arranged side by side, in the configuration of the first embodiment, the appearance of the short stub 1 is different from the one end cell and the other end cell, and as a result, the impedance when the load side is viewed from each cell. May vary, and each cell may not operate uniformly, leading to a decrease in output and efficiency of the high-frequency amplifier. Therefore, by using two chip capacitors 1a and making the circuit layout symmetrical, it is possible to reduce nonuniform operation between cells.

以上説明したように、実施の形態5の高周波増幅器によれば、トランジスタに対してショートスタブが対称となる回路レイアウトとしたので、トランジスタの各セル間の不均一動作を低減することができる。   As described above, according to the high frequency amplifier of the fifth embodiment, since the circuit layout is such that the short stub is symmetric with respect to the transistor, nonuniform operation between the cells of the transistor can be reduced.

実施の形態6.
実施の形態4ではチップコンデンサを並列に複数並べることでチップコンデンサ1aの合成抵抗を小さくし、実施の形態5では回路レイアウトを対称にすることでFET6の各セルの不均一動作を低減したが、これらの構成を組み合わせてもよく、これを実施の形態6として図10に示す。
Embodiment 6 FIG.
In the fourth embodiment, the combined resistance of the chip capacitor 1a is reduced by arranging a plurality of chip capacitors in parallel. In the fifth embodiment, the circuit layout is symmetric to reduce the non-uniform operation of each cell of the FET 6. These configurations may be combined, and this is shown in FIG.

このように構成することで、チップコンデンサ1aによる損失の低減とFET6の各セルの不均一動作の低減を同時に達成することが可能である。   With this configuration, it is possible to simultaneously achieve a reduction in loss due to the chip capacitor 1a and a reduction in non-uniform operation of each cell of the FET 6.

なお、上記各実施の形態では、トランジスタとしてFETを例として説明したが、バイポーラトランジスタ等、他のトランジスタであっても同様に適用可能である。   In each of the above embodiments, the FET has been described as an example of the transistor, but other transistors such as a bipolar transistor can be similarly applied.

また、本願発明はその発明の範囲内において、各実施の形態の自由な組み合わせ、あるいは各実施の形態の任意の構成要素の変形、もしくは各実施の形態において任意の構成要素の省略が可能である。   Further, within the scope of the present invention, the invention of the present application can be freely combined with each embodiment, modified with any component in each embodiment, or omitted with any component in each embodiment. .

1 ショートスタブ、1a チップコンデンサ、1b 第1の伝送線路、1c 第4の伝送線路、2 オープンスタブ、3 第2の伝送線路、4 第3の伝送線路、5 ワイヤ、6 FET、10 入力基板、11 入力側整合回路、20 出力基板。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Short stub, 1a Chip capacitor, 1b 1st transmission line, 1c 4th transmission line, 2 Open stub, 3 2nd transmission line, 4th 3rd transmission line, 5 wires, 6 FET, 10 input board, 11 Input side matching circuit, 20 Output board.

Claims (5)

チップコンデンサに接続された基本波の高域側でλ/4より短い長さの第1の伝送線路からなるショートスタブと、
前記第1の伝送線路と前記チップコンデンサの接続部に接続された基本波の低域側でλ/4の長さのオープンスタブと、
前記ショートスタブが接続された第2の伝送線路およびワイヤがトランジスタの出力側に接続されたことを特徴とする高周波増幅器。
A short stub comprising a first transmission line having a length shorter than λ / 4 on the high frequency side of the fundamental wave connected to the chip capacitor;
An open stub having a length of λ / 4 on the low frequency side of the fundamental wave connected to the connection portion of the first transmission line and the chip capacitor;
A high-frequency amplifier, wherein a second transmission line and a wire to which the short stub is connected are connected to an output side of a transistor.
前記ショートスタブにおける前記第1の伝送線路の長さが基本波でλ/8、
前記オープンスタブの長さが基本波でλ/8〜λ/4、
前記チップコンデンサが前記オープンスタブと並列共振する100pF以下の容量、
前記ショートスタブと前記第2の伝送線路の接続点から前記ワイヤ端までの当該第2の伝送線路の長さが2倍波で3/8・λ〜4/8・λ、
前記ワイヤの長さが0.4mm以下である出力回路が前記トランジスタに接続されたことを特徴とする請求項1記載の高周波増幅器。
The length of the first transmission line in the short stub is λ / 8 in fundamental wave,
The length of the open stub is λ / 8 to λ / 4 as a fundamental wave,
A capacitance of 100 pF or less at which the chip capacitor resonates in parallel with the open stub;
The length of the second transmission line from the connection point of the short stub and the second transmission line to the wire end is 3/8 · λ to 4/8 · λ,
2. The high frequency amplifier according to claim 1, wherein an output circuit having a length of the wire of 0.4 mm or less is connected to the transistor.
前記ショートスタブにおける第1の伝送線路の長さが基本波でλ/8、
前記オープンスタブの長さが2倍波でλ/2〜3/4・λ、
前記オープンスタブの接続端から前記チップコンデンサまでの第4の伝送線路の長さが2倍波でλ/4以下、
前記チップコンデンサの容量が100pF以下、
前記ショートスタブと前記第2の伝送線路の接続点から前記ワイヤ端までの当該第2の伝送線路の長さが2倍波で3/8・λ〜4/8・λ、
前記ワイヤの長さが0.4mm以下である出力回路が前記トランジスタに接続されたことを特徴とする請求項1記載の高周波増幅器。
The length of the first transmission line in the short stub is λ / 8 as a fundamental wave,
The length of the open stub is λ / 2 to 3/4 · λ in a double wave,
The length of the fourth transmission line from the connection end of the open stub to the chip capacitor is λ / 4 or less at a second harmonic,
The capacitance of the chip capacitor is 100 pF or less,
The length of the second transmission line from the connection point of the short stub and the second transmission line to the wire end is 3/8 · λ to 4/8 · λ,
2. The high frequency amplifier according to claim 1, wherein an output circuit having a length of the wire of 0.4 mm or less is connected to the transistor.
複数の並列接続されたチップコンデンサを前記第1の伝送線路に接続して前記ショートスタブを構成することを特徴とする請求項1から請求項3のうちのいずれか1項記載の高周波増幅器。   4. The high-frequency amplifier according to claim 1, wherein a plurality of chip capacitors connected in parallel are connected to the first transmission line to form the short stub. 前記トランジスタに対して前記ショートスタブが対称となる回路レイアウトとしたことを特徴とする請求項1から請求項4のうちのいずれか1項記載の高周波増幅器。   5. The high-frequency amplifier according to claim 1, wherein the short stub is symmetric with respect to the transistor.
JP2014124420A 2014-06-17 2014-06-17 High frequency amplifier Pending JP2016005132A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2014124420A JP2016005132A (en) 2014-06-17 2014-06-17 High frequency amplifier

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2014124420A JP2016005132A (en) 2014-06-17 2014-06-17 High frequency amplifier

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2016005132A true JP2016005132A (en) 2016-01-12

Family

ID=55224124

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2014124420A Pending JP2016005132A (en) 2014-06-17 2014-06-17 High frequency amplifier

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2016005132A (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2017203571A1 (en) * 2016-05-23 2017-11-30 三菱電機株式会社 Power amplifier

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2017203571A1 (en) * 2016-05-23 2017-11-30 三菱電機株式会社 Power amplifier
JPWO2017203571A1 (en) * 2016-05-23 2018-09-06 三菱電機株式会社 Power amplifier

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8400232B2 (en) Figure 8 balun
KR100834866B1 (en) High frequency power amplifier
JP5253321B2 (en) Broadband amplifier
JP2010114718A (en) Phase shifter
JP2013118580A (en) High frequency amplifier
JP6388747B2 (en) Power amplifier
CN110708017A (en) Novel Triple-push cross-coupled oscillator
US9660594B2 (en) Resonating filter and method thereof
CN105428764A (en) Broad-band large-power spiral filter
JP2016005132A (en) High frequency amplifier
JP2010268113A (en) Microwave amplifier
CN103474736A (en) Power synthesizer
JP7275624B2 (en) Frequency band variable high frequency amplifier
JP2014138305A (en) High frequency power amplifier
JP6658162B2 (en) Power amplifier
JP6210181B1 (en) Power amplifier
TWI741782B (en) High frequency amplifier
CN218183311U (en) Push-pull power amplifying circuit
JP2014116782A (en) High frequency amplifier
JP2010199874A (en) High-frequency amplifier
JP6678827B2 (en) High frequency amplifier
JP6249631B2 (en) Harmonic processing circuit
JP6452315B2 (en) amplifier
JP2015222857A (en) Impedance matching circuit and high frequency amplifier
CN111010098A (en) Circuit for filtering high-frequency harmonic component of power amplifier and power amplifier