JP6308920B2 - 広帯域増幅器 - Google Patents
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Description
以上の理由から、従来技術の構成では、近年の通信のキャリア周波数の高周波化に対応できない。
実施の形態1.
図1はこの発明の実施の形態1に係る広帯域増幅器の構成を示す図である。
広帯域増幅器は、図1に示すように、入力側回路1、アンプ2,3及び出力側回路4から構成されている。また、入力側回路1は、入力端子11、アイソレーションされた方向性結合器12、及び伝送線路13から構成されている。また、出力側回路4は、出力整合回路41,42、伝送線路43、アイソレーションのない電力合成器44、及び出力端子45から構成されている。
なお、伝送線路13は、本発明の「前記方向性結合器の第1のポートから出力された信号の位相を遅らせて、前記周波数帯域の中心周波数より低い周波数における位相差を打ち消す第2の位相調整回路」を構成する。
アンプ3は、B級又はAB級にバイアスされ、方向性結合器12のカップルポートからの信号に対して入力整合を施して増幅するものである。このアンプ3により増幅された信号は出力整合回路42に出力される。
出力整合回路42は、インダクタンス成分がアンプ3を構成するトランジスタの出力容量と共振するように設定され、アンプ3からの信号に対して出力整合を施すものである。この出力整合回路42により出力整合が施された信号は伝送線路43に出力される。
なお、伝送線路43は、本発明の「2つの前記出力整合回路により出力整合が施された信号に対し、前記アンプの入力側で付けられた位相差を補償する位相調整回路」を構成する。
まず、信号が入力端子11からアイソレーションされた方向性結合器12に入力される。そして、方向性結合器12は、この信号をダイレクトポートから出力するとともに、当該信号から一部の信号を取り出し、位相差(θcoupler)を持たせてカップルポートから出力する。
アンプ2,3からの信号の位相ずれ(位相差)が、基本波ではθ1f、2倍波ではθ2f、さらに高次の高調波ではθNfであるとする。この場合、動作周波数Fに対する各位相差は下式(1)で記述される。
この図6から、広帯域にわたって、基本波に対しては−20dBでの整合が、2倍波に対しては、基本波より10dB高い−10dBでの整合が実現していることがわかる。
実施の形態2では、出力整合回路41,42の別の構成例について示す。図7は実施の形態2における出力整合回路41(42)の構成を示す図である。この図7に示す実施の形態2における出力整合回路41(42)は、図2に示す実施の形態1における出力整合回路41(42)にシャント型のコンデンサ412(422)を追加したものである。その他の構成は同様であり、同一の符号を付してその説明を省略する。
実施の形態3では、出力整合回路41,42の別の構成例について示す。図8は実施の形態3における出力整合回路41(42)の構成を示す図である。この図8に示す実施の形態3における出力整合回路41(42)は、図2に示す実施の形態1における出力整合回路41(42)にシリーズ型のインダクタ413(423)を追加したものである。その他の構成は同様であり、同一の符号を付してその説明を省略する。
実施の形態4では、出力整合回路41,42の別の構成例について示す。図9は実施の形態4における出力整合回路41(42)の構成を示す図である。この図9に示す実施の形態4における出力整合回路41(42)は、図2に示す実施の形態1における出力整合回路41(42)にシャント型のコンデンサ412(422)及びシリーズ型のインダクタ413(423)を追加したものである。その他の構成は同様であり、同一の符号を付してその説明を省略する。
図10はこの発明の実施の形態5に係る広帯域増幅器の構成を示す図である。この図10に示す実施の形態5に係る広帯域増幅器は、図1に示す実施の形態1に係る広帯域増幅器の伝送線路13を伝送線路13b(第2の伝送線路)に変更し、伝送線路14(第1の伝送線路)を追加したものである。その他の構成は同様であり、同一の符号を付してその説明を省略する。
伝送線路13bは、方向性結合器12のダイレクトポートからの信号を伝送するものである。この伝送線路13bは、利用する周波数帯域の中心周波数より低い周波数において、方向性結合器12のカップルポート出力と伝送線路14出力の位相差を打ち消すような電気長に構成されている。つまり、伝送線路13bの電気長と伝送線路14の電気長との差分が、図1に示す伝送線路13の電気長に相当する。よって、電気的には、図1と図10に示す広帯域増幅器のアンプ2,3の入力端における2つの信号の位相差は等しくなる。この伝送線路13bを伝送した信号はアンプ2に出力される。
図11はこの発明の実施の形態6に係る広帯域増幅器の構成を示す図である。この図11に示す実施の形態6に係る広帯域増幅器は、図10に示す実施の形態5に係る広帯域増幅器に可変移相器15(第1可変移相器)及び制御器16を追加したものである。その他の構成は同様であり、同一の符号を付してその説明を省略する。
制御器16は、可変移相器15による移相量を制御するものである。
また、図11に示す構成では、伝送線路13bによって電気長にオフセットを付けることができるため、可変移相器15の位相変化範囲を低減することができる。
図12はこの発明の実施の形態7に係る広帯域増幅器の構成を示す図である。この図12に示す実施の形態7に係る広帯域増幅器は、図10に示す実施の形態5に係る広帯域増幅器に可変移相器17(第2可変移相器)及び制御器16bを装荷したものである。その他の構成は同様であり、同一の符号を付してその説明を省略する。
制御器16bは、可変移相器17による移相量を制御するものである。
また、図12に示す構成では、伝送線路14によって電気長にオフセットを付けることができるため、可変移相器17の位相変化範囲を低減することができる。
図13はこの発明の実施の形態8に係る広帯域増幅器の構成を示す図である。この図13に示す実施の形態8に係る広帯域増幅器は、図10に示す実施の形態5に係る広帯域増幅器に可変移相器15,17及び制御器16cを装荷したものである。その他の構成は同様であり、同一の符号を付してその説明を省略する。
可変移相器17は、伝送線路14からの信号に対して位相を可変するものである。この可変移相器17により位相が可変された信号はアンプ3に出力される。
制御器16cは、可変移相器15,17による移相量をそれぞれ制御するものである。
また、図13に示す構成では、伝送線路13b,14によって電気長にオフセットを付けることができるため、可変移相器15,17の位相変化範囲を低減することができる。
図14はこの発明の実施の形態9に係る広帯域増幅器の構成を示す図である。この図14に示す実施の形態9に係る広帯域増幅器は、図1に示す実施の形態1に係る広帯域に増幅器の入力側回路1をアンプ2,3の入力端面18のみで構成したものである。その他の構成は同様であり、同一の符号を付してその説明を省略する。
実施の形態1−9に係る広帯域増幅器において、各機能部は集中定数部品で構成してもよいし、等価な分布定数線路で構成してもよい。
Claims (11)
- 利用する周波数帯域にわたって位相差を有し、且つ当該周波数帯域の中心周波数より低い周波数において位相差が打ち消された2つの信号各々に対応して設けられ、対応する当該信号に対して入力整合を施して増幅するアンプと、
前記2つの信号各々に対応して設けられ、対応する前記アンプの出力容量と共振し、当該アンプにより増幅された信号に対して出力整合を施す出力整合回路と、
2つの前記出力整合回路により出力整合が施された信号に対し、前記アンプの入力側で付けられた位相差を補償する位相調整回路と、
前記位相調整回路により位相差が補償された信号を合成するアイソレーションのない電力合成部と
を備えた広帯域増幅器。 - 前記周波数帯域にわたって位相差を有する2つの信号を第1,2のポートから出力するアイソレーションされた方向性結合器と、
前記方向性結合器の第1のポートから出力された信号の位相を遅らせて、前記周波数帯域の中心周波数より低い周波数における前記位相差を打ち消す第2の位相調整回路とを備え、
前記2つのアンプは、前記方向性結合器の第2のポートから出力された信号と前記第2の位相調整回路により処理された信号を入力する
ことを特徴とする請求項1記載の広帯域増幅器。 - 前記出力整合回路は、シャント型のコンデンサを有する
ことを特徴とする請求項1記載の広帯域増幅器。 - 前記出力整合回路は、シリーズ型のインダクタを有する
ことを特徴とする請求項1記載の広帯域増幅器。 - 前記出力整合回路は、シャント型のコンデンサ及びシリーズ型のインダクタを有する
ことを特徴とする請求項1記載の広帯域増幅器。 - 前記方向性結合器の第2のポートから出力された信号を伝送する第1の伝送線路を備え、
前記第2の位相調整回路は、前記方向性結合器の第1のポートから出力された信号を伝送する第2の伝送線路を有し、当該第2の伝送線路により、前記第1の伝送線路を伝送した信号との間で前記周波数帯域の中心周波数より低い周波数における前記位相差を打ち消す
ことを特徴とする請求項2記載の広帯域増幅器。 - 前記方向性結合器の第1ポートから出力された信号の位相を可変とする第1可変移相器と、
前記第1可変移相器による移相量を制御する制御器と
を備えたことを特徴とする請求項2記載の広帯域増幅器。 - 前記方向性結合器の第2ポートから出力された信号の位相を可変とする第2可変移相器と、
前記第2可変移相器による移相量を制御する制御器と
を備えたことを特徴とする請求項2記載の広帯域増幅器。 - 前記方向性結合器の第1ポートから出力された信号の位相を可変とする第1可変移相器と、
前記方向性結合器の第2ポートから出力された信号の位相を可変とする第2可変移相器と、
前記第1,2可変移相器による移相量をそれぞれ制御する制御器と
を備えたことを特徴とする請求項2記載の広帯域増幅器。 - 各機能部は集中定数部品で構成される
ことを特徴とする請求項1から請求項9のうちのいずれか1項記載の広帯域増幅器。 - 各機能部は分布定数線路で構成される
ことを特徴とする請求項1から請求項9のうちのいずれか1項記載の広帯域増幅器。
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