JP5516425B2 - 高周波電力増幅器 - Google Patents
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Description
φL=N1/(f1・2・π・(L1・C1)1/2) (式1)
ここで、
Q=N1/(2・π・(L1・C1)1/2) (式2)
と定義すると、
φL=Q/f1 (式3)
と表記できる。
φR=−N2・2・π・(L2・C2)1/2・f1 (式4)
ここで、
P=N2・2・π・(L2・C2)1/2 (式5)
と定義すると、
φR=−P・f1 (式6)
と表記できる。
Δφ=φL−φR (式7)
Q/f1+P・f1=(2n+1)・π (式8)
の関係が満たされることに等しい。
Q/(2・f1)+2・P・f1=(2・n’+1)・π (式9)
が、式8と同時に実現可能である。この場合、2倍波がほぼ完全にキャンセルされ、より低歪なプッシュプル型電力増幅器が実現可能となる。
P=π/(3・f) (式10)
かつ
Q=2・π・f/3 (式11)
の関係が満たされるように、左手系伝送線路と、右手系伝送線路とを作製する。この場合、全体の線路長を短くすることが可能となる。すなわち、2倍波がほぼ完全にキャンセルされた低歪なプッシュプル型電力増幅器をさらに低損失なものとすることができる。
Q/(3・f1)+3・P・f1=2・n’’・π (式12)
の関係を満たすことに等しい。式8と、式12とを同時に実現すると、3倍波がほぼ完全にキャンセルされ、低歪なプッシュプル型電力増幅器を実現可能である。
P=5・π/(8・f) (式13)
かつ、
Q=3・π・f/8 (式14)
の関係が満たされるように、左手系伝送線路と、右手系伝送線路とを作製する。この場合、全体の線路長を短くすることが可能となる。すなわち、3倍波がほぼ完全にキャンセルされた低歪なプッシュプル型電力増幅器をさらに低損失なものとすることができる。
Q/f1+P・f1=(2n+1)・π (式15)
かつ、
(2n’+1)・π−π/3<Q/(2・f1)+2・P・f1<(2n’+1)・π+π/3 (式16)
かつ、
2n’’・π+π/3<Q/(3・f1)+3・P・f1<2n’’・π+π/3 (式17)
の関係が満たされるように、左手系伝送線路と、右手系伝送線路とを作製する。
本発明の電力増幅器は、
入力信号を、第1の信号と、前記第1の信号とは逆の位相を有する第2の信号とに分離する入力側バラン回路部と、
第1の信号を増幅する第1の増幅器と、
第1の増幅器と同じ特性を有し、第2の信号を第1の信号と同じ条件で増幅する第2の増幅器と、
第1の増幅器が出力する第1の増幅信号と、第2の増幅器が出力する第2の増幅信号とを入力して合成する出力側バラン回路と
を具備し、
出力側バラン回路は、
第1の増幅信号を伝送する左手系伝送線路と、
第2の増幅信号を伝送する右手系伝送線路と、
左手系伝送線路の出力信号と、右手系伝送線路の出力信号とを合成する出力用伝送線路と
を具備するものであってもよい。
本発明の電力増幅器は、上記付記1の電力増幅器において、
左手系伝送線路が、
直列に接続された複数の単位セル
を具備し、
複数の単位セルのそれぞれが、
接地されたインダクタンスと、
前記第1の入力用伝送線路に対して直列に接続されたコンデンサと
を具備するものであってもよい。
本発明の電力増幅器は、上記付記1または付記2において、
右手系伝送線路が、
左手系伝送線路に対して所定の位相差を発生するための長さ
を具備するものであってもよい。
本発明の電力増幅器は、上記付記1〜上記付記3のいずれかにおいて、
第1の増幅器と、前記第2の増幅器とが、前記入力側バラン回路部の後段に
プッシュプル型に接続されているものであってもよい。
本発明の電力増幅器は、上記付記2〜上記付記4いずれかにおいて、
入力信号の周波数をf1と置き、
左手系伝送線路における複数の単位セルの総数をN1と置き、
複数の単位セルのそれぞれにおけるインダクタのインダクタンスをL1と置き、
それぞれの単位セルにおけるコンデンサの容量をC1と置き、
右手系伝送線路を、接地されて容量C2を有するコンデンサと、直列に接続されてインダクタンスL2を有するインダクタとを含む集中定数的等価回路として表し、
周波数f1において、左手系伝送線路と右手系伝送線路との間に生じる位相差を表す繰り返し数をN2と置き、
任意の整数nを置く場合に、
Q/f1+P・f1=(2n+1)・π、ただし
P=N2・2・π・(L2・C2)1/2、かつ
Q=N1/(2・π・(L1・C1)1/2)
の関係を満たすものであってもよい。
本発明の電力増幅器は、上記付記5において、
任意の整数n’をさらに置く場合に、
Q/(2・f1)+2・P・f1=(2・n’+1)・π
の関係を満たすものであってもよい。
本発明の電力増幅器は、上記付記6において、
前記任意の整数nと、前記任意の整数n’とが、
n=0、かつ
n’=0
の関係を満たすものであってもよい。
本発明の電力増幅器は、上記付記5において、
任意の整数n’’をさらに置く場合に、
Q/(3・f1)+3・P・f1=(2・n’’)・π
の関係を満たすものであってもよい。
本発明の電力増幅器は、上記付記8において、
任意の整数nと、前記任意の整数n’’とが、
n=1、かつ
n’’=1
の関係を満たすものであってもよい。
本発明の電力増幅器は、上記付記5において、
2つの任意の整数n’およびn’’をさらに置く場合に、
(2n’+1)・π−π/3<Q/(2・f1)+2・P・f1<(2n’+1)・π+π/3、かつ
2n’’・π+π/3<Q/(3・f1)+3・P・f1<2n’’・π+π/3
の関係を満たすものであってもよい。
本発明の電力増幅方法は、
(a)入力信号を、第1の信号と、第1の信号とは逆の位相を有する第2の信号とに分離するステップと、
(b)第1の信号を増幅するステップと、
(c)第2の信号を、ステップ(b)と同じ条件で増幅するステップと、
(d)ステップ(b)で得られる第1の増幅信号と、ステップ(c)で得られる第2の増幅信号とを入力して合成するステップと
を具備し、
ステップ(d)は、
(d−1)第1の増幅信号を、左手系伝送線路を介して伝送するステップと、
(d−2)第2の増幅信号を、右手系伝送線路を介して伝送するステップと、
(d−3)ステップ(d−1)で伝送された信号と、前記ステップ(d−2)で伝送された信号とを合成するステップと
を具備するものであってもよい。
Claims (5)
- 基本周波数を有する入力信号を増幅して、第1の増幅信号と、前記第1の増幅信号とは位相が逆転している第2の増幅信号とを生成する増幅回路と、
左手系材料を用いて周波数に応じて異なる第1の位相を前記第1の増幅信号に加えて第1の伝送信号を生成する第1の伝送線路と、
右手系材料を用いて周波数に応じて異なる第2の位相を前記第2の増幅信号に加えて第2の伝送信号を生成する第2の伝送線路と、
前記第1および前記第2の伝送信号を合成して出力信号を生成する第3の伝送線路と
を具備し、
前記第1および前記第2の位相は、
前記基本周波数の2倍および3倍の周波数をそれぞれ有する2倍波および3倍波を弱める位相差
を有し、
前記第1の位相と、前記第2の位相との差は、
前記入力信号が有する基本周波数においてはπ(モジュロ2π)ラジアンであって、
前記基本周波数の2倍の周波数においてはπ±π/3(モジュロ2π)ラジアンであって、
前記基本周波数の3倍の周波数においてはπ±π/3(モジュロ2π)ラジアンである
電力増幅器。 - 請求項1に記載の電力増幅器において、
前記第1の伝送線路は、
直列に接続された複数の単位セル
を具備し、
前記複数の単位セルのそれぞれは、
伝送線路と、
一方の端部が前記伝送線路に接続されて、他方の端部が接地されたインダクタと、
前記伝送線路に対して直列に接続されたコンデンサと
を具備する
電力増幅器。 - 請求項1または2に記載の電力増幅器において、
前記第2の伝送線路は、
前記基本周波数において、前記第1の伝送線路に対して所定の位相差を発生するための長さ
を具備する
電力増幅器。 - 請求項1〜3のいずれかに記載の電力増幅器において、
前記増幅回路は、
入力信号に基づいて、第1の信号と、前記第1の信号とは逆の位相を有する第2の信号とを生成する入力側バラン回路部と、
前記第1の信号を増幅して前記第1の増幅信号を生成する第1の増幅器と、
前記第2の信号を、前記第1の増幅器と同じ条件で増幅して前記第2の増幅信号を生成する第2の増幅器と
を具備し、
前記第1の増幅器と、前記第2の増幅器とは、前記入力側バラン回路部の後段にプッシュプル型に接続されている
電力増幅器。 - (a)基本周波数を有する入力信号を増幅して、第1の増幅信号と、前記第1の増幅信号とは位相が逆転している第2の増幅信号とを生成するステップと、
(b)左手系材料を用いて周波数に応じて異なる第1の位相を前記第1の増幅信号に加えるステップと、
(c)右手系材料を用いて周波数に応じて異なる第2の位相を前記第2の増幅信号に加えるステップと、
(d)前記ステップ(b)で得られる第1の伝送信号と、前記ステップ(c)で得られる第2の伝送信号とを合成するステップと
を具備し、
前記基本周波数の2倍および3倍の周波数をそれぞれ有する2倍波および3倍波を弱める位相差を有し、
前記第1の位相と、前記第2の位相との差は、
前記入力信号が有する基本周波数においてはπ(モジュロ2π)ラジアンであって、
前記基本周波数の2倍の周波数においてはπ±π/3(モジュロ2π)ラジアンであって、
前記基本周波数の3倍の周波数においてはπ±π/3(モジュロ2π)ラジアンである
電力増幅方法。
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