JP7258612B2 - 高周波回路 - Google Patents
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Description
前記増幅器の出力ノードと直流バイアス電圧が給電される給電点との間に配置され、直列接続された第1インダクタ及び第2インダクタを有する給電経路と、
前記増幅器の出力ノードと前記給電経路との間に一端が接続されて他端が基準電位に設定される、直列接続された第3インダクタ及び第1キャパシタを有するか、または、前記増幅器の出力ノードと前記給電経路との間に前記第3インダクタの一部が挿入され、前記第3インダクタの一部と前記給電経路との間に一端が接続されて他端が基準電位に設定される直列接続された前記第3インダクタの他の一部と前記第1キャパシタを有し、前記第3インダクタのインダクタンスと前記第1キャパシタのキャパシタンスとに応じた直列共振周波数で共振する第1共振器と、
前記第1インダクタ及び前記第2インダクタの接続ノードに一端が接続されて他端が前記基準電位に設定される、直列接続された第2キャパシタ及び第1抵抗を有し、前記第1インダクタのインダクタンスと前記第2キャパシタのキャパシタンスと前記第1抵抗の抵抗値とに応じた直列共振周波数で共振する第2共振器と、
前記第2インダクタに並列接続される第3キャパシタを有し、前記第3キャパシタのキャパシタンスと前記第2インダクタのインダクタンスとに応じた並列共振周波数で共振する第3共振器と、を備える、高周波回路が提供される。
第2の実施形態は、増幅器2の入力側に共振器を設けることで、高周波回路3のインピーダンスを下げるものである。
第3の実施形態は、高周波回路3の出力ノード側のベースバンドインピーダンスが高い周波数領域において、増幅器2の出力電圧が増幅器2内のトランジスタ1のドレイン側からゲート側に回り込まないようにしたものである。
このように、第3の実施形態では、トランジスタ1のドレインからゲート側に回り込むDC電圧成分を遮断する第5キャパシタC5を備えるとともに、トランジスタ1の帰還容量と並列共振する第5インダクタL5を備えるため、増幅器2の出力電圧の歪みを抑制しつつ、歪によるバイアス電圧低下に伴う利得圧縮も改善できる。
増幅器2内のトランジスタ1は、その周囲にあるリアクタンス素子とともに発振回路を形成するおそれがあることから、発振防止の安定化対策を行う必要がある。増幅器2から大電力を取り出す用途ではドレイン側に高周波数帯の安定化のための損失を持たせることは電力効率低下の観点から望ましくない。よって、高周波数帯の安定化に足りない抵抗成分をトランジスタ1のゲート側に入れる必要があり、図36に示す第4共振器14内の第4抵抗R4を安定化抵抗として用いることが考えられる。
図38は第5の実施形態による高周波回路3の回路図である。図38の高周波回路3内の増幅器2は、複数のトランジスタ1を備えている。各トランジスタ1のゲートは、複数の線路16を介して、高周波信号が入力される入力ノードRFinに接続されている。
上述した第1~第4の実施形態では、ベースバンド等価回路を用いて説明したため増幅器2の出力ノードn1から出力される高周波(RF)信号の取り出し経路について詳細に説明しなかったが、RF信号の取り出し経路は通常50Ωのインピーダンスを持っていることから、図39のような等価回路で表される。図39の等価回路において、1nHのインダクタL2と30nFのキャパシタC1が第1共振器11を構成している。また、直列接続された2つのλ/4線路16A、16Bの間に、1nFのカップリングコンデンサC9を介して50Ωの抵抗R6が設けられており、ここがRF信号の取り出し経路、すなわち高周波出力経路になる。2つのλ/4線路16A、16Bの寄生インダクタと、1nFのキャパシタC7と、直列接続された1μFのキャパシタC2、0.7Ωの抵抗R1及び1nHのインダクタL6とが第2共振器12を構成している。キャパシタC7はRF信号に対して給電側を見えなくするために設けられている。この様に、RF信号は第2共振器12から分岐され取り出される。インダクタL6は、キャパシタC2と抵抗R1の寄生インダクタである。λ/4線路16BとキャパシタC7は、ショートスタブを構成している。38nFのキャパシタC3と20nHのインダクタL3と0.6ΩのR3は第3共振器13を構成している。47μFのキャパシタC8は、給電点4に接続されるデカップリング容量である。C8は寄生の50mΩの等価直列抵抗と5nHの等価直列インダクタンスを持っている。給電点4には電源Vregが接続されている。電源Vregは0.5uHと10mΩの直列接続の等価回路で与えられている。シミュレーション上、Vregの電圧は任意である。線路16Aの特性インピーダンスは10Ωで、2GHzの高周波信号のインピーダンスをRF取り出し経路の50Ωから2Ωに変換するλ/4変成器である。
Claims (16)
- 入力された高周波信号を増幅する増幅器と、
前記増幅器の出力ノードと直流バイアス電圧が給電される給電点との間に配置され、直列接続された第1インダクタ及び第2インダクタを有する給電経路と、
前記増幅器の出力ノードと前記給電経路との間に少なくとも一部が接続される第3インダクタ、及び前記第3インダクタに直列接続される第1キャパシタを有し、前記第3インダクタのインダクタンスと前記第1キャパシタのキャパシタンスとに応じた直列共振周波数を有する第1共振器と、
前記第1インダクタ及び前記第2インダクタの接続ノードに接続される第2キャパシタ、及び前記第2キャパシタと直列接続される第1抵抗を有し、前記第1インダクタのインダクタンスと前記第2キャパシタのキャパシタンスに応じた直列共振周波数を有する第2共振器と、
前記第2インダクタに並列接続される第3キャパシタを有し、前記第3キャパシタのキャパシタンスと前記第2インダクタのインダクタンスとに応じた並列共振周波数を有する第3共振器と、を備える、高周波回路。 - 前記第1共振器は、前記第3インダクタ及び前記第1キャパシタに直列接続される第2抵抗を有し、前記第3インダクタのインダクタンスと前記第1キャパシタのキャパシタンスと前記第2抵抗の抵抗値とに応じた周波数で共振する、請求項1に記載の高周波回路。
- 前記第1インダクタ及び前記第1キャパシタの並列共振によるインピーダンスのピークは、前記第1抵抗及び前記第2抵抗の抵抗値により制御される、請求項2に記載の高周波回路。
- 前記ピークの周波数は、前記第1共振器の直列共振周波数よりも低い周波数である、請求項3に記載の高周波回路。
- 前記第3共振器は、前記第3キャパシタに直列接続される抵抗と、前記第2インダクタ及び前記第3キャパシタに並列接続される抵抗と、前記第3共振器に直列接続される抵抗との少なくとも1つを含む第3抵抗を有する、請求項1乃至4のいずれか一項に記載の高周波回路。
- 前記第3共振器は、並列接続された前記第2インダクタ、前記第3キャパシタ及び前記第3抵抗の少なくとも一部を含むフェライトビーズを有する、請求項5に記載の高周波回路。
- 前記第1インダクタの少なくとも一部は、前記給電経路の寄生インダクタンスであり、
前記第1抵抗の少なくとも一部は、前記給電経路の寄生抵抗である、請求項1乃至6のいずれか一項に記載の高周波回路。 - 前記第3キャパシタの少なくとも一部は、前記第2インダクタの寄生容量である、請求項1乃至7のいずれか一項に記載の高周波回路。
- 前記増幅器の前記高周波信号が入力される入力ノードと基準電位との間に直列接続された第4インダクタ、第4キャパシタ及び第4抵抗を有し、前記第4インダクタのインダクタンスと前記第4キャパシタのキャパシタンスと前記第4抵抗の抵抗値とに応じた周波数で共振する第4共振器を備える、請求項1乃至8のいずれか一項に記載の高周波回路。
- 前記増幅器の前記高周波信号が入力される入力ノードと前記出力ノードとの間に直列接続された第5インダクタ及び第5キャパシタを有し、
前記第5インダクタと前記増幅器の帰還容量とは、並列共振を行う、請求項1乃至9のいずれか一項に記載の高周波回路。 - 複数の前記増幅器を備え、
入力された第1高周波信号を増幅する第1増幅器および入力された第2高周波信号を増幅する第2増幅器を含み、
前記第1共振器は、前記第1増幅器の第1出力ノードと前記給電経路との間に接続され、
前記第1出力ノード、前記第2増幅器の第2出力ノード、および前記給電点との間に配置され、増幅された前記第1高周波信号および前記第2高周波信号を合成する合成器を備え、
前記第2共振器及び前記第3共振器は、前記合成器に接続される、請求項1乃至10のいずれか一項に記載の高周波回路。 - 前記第2共振器における前記第1インダクタは、直列接続された2つのインダクタ部を有し、
前記2つのインダクタ部の接続ノードに、前記増幅器の出力ノードから出力される高周波信号を出力する高周波出力経路が接続される、請求項1乃至11のいずれか一項に記載の高周波回路。 - 前記第1インダクタと前記第3インダクタとは、高周波信号の整合回路の一部もしくは全てである、請求項1乃至12のいずれか一項に記載の高周波回路。
- 前記第1インダクタと前記第3インダクタとは、前記合成器の一部もしくは全てである、請求項11に記載の高周波回路。
- 前記第1インダクタと前記第3インダクタとは、前記高周波出力経路の一部もしくは全てである、請求項12に記載の高周波回路。
- 前記第3インダクタは、前記増幅器の出力ノードと前記給電経路との間に接続される、または、前記増幅器の出力ノードと前記給電経路との間に前記第3インダクタの一部が挿入され、前記第3インダクタの他の一部は前記増幅器の出力ノードと前記給電経路と間に接続される、請求項1乃至15のいずれか一項に記載の高周波回路。
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