JPH07183744A - High-efficiency power amplifier - Google Patents
High-efficiency power amplifierInfo
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- JPH07183744A JPH07183744A JP5326828A JP32682893A JPH07183744A JP H07183744 A JPH07183744 A JP H07183744A JP 5326828 A JP5326828 A JP 5326828A JP 32682893 A JP32682893 A JP 32682893A JP H07183744 A JPH07183744 A JP H07183744A
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、通信用電力増幅器、特
に高周波帯でＦ級動作をさせる高効率電力増幅器に関す
る。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a power amplifier for communication, and more particularly to a high efficiency power amplifier which operates class F in a high frequency band.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来、増幅器の出力を増加させ高効率動
作を行う方法として図５（ａ）（ｂ）（ｃ）に示す回路
で構成していた。2. Description of the Related Art Conventionally, a circuit shown in FIGS. 5 (a), 5 (b) and 5 (c) has been used as a method for increasing the output of an amplifier and performing high efficiency operation.
【０００３】図５（ａ）に示す回路は、半導体素子６０
３の入力側に基本波整合回路６０２、出力側に、基本波
整合回路６０６、３倍波開放回路６０４、２倍波短絡回
路６０５を付加することで高効率電力増幅器を構成して
いた。The circuit shown in FIG. 5A is a semiconductor device 60.
A high-efficiency power amplifier is configured by adding the fundamental wave matching circuit 602 to the input side of No. 3 and the fundamental wave matching circuit 606, the third harmonic wave opening circuit 604, and the second harmonic wave short circuit 605 to the output side.
【０００４】図５（ｂ）に示す回路は、図５（ａ）に示
した回路の一実現例であり、半導体素子７０５の入力側
に直流カット用コンデンサ７０２、可変コンデンサ７０
３、マイクロストリップ線路７０４で構成した基本波整
合回路を設けてある。また、出力側には、直流カット用
コンデンサ７１０、可変コンデンサ７０９、マイクロス
トリップ線路７０８で構成した基本波整合回路、更に、
直流カット用コンデンサ７０７、２倍波短絡用スタブ７
０６により、２倍波短絡回路構成し高効率動作を実現し
ていた。２倍波短絡回路に用いている２倍波短絡用スタ
ブ７０６は、直流カット用コンデンサ７０７によりアー
スに落されている。２倍波短絡用スタブ７０６を半導体
素子７０５の出力端から見た場合の回路インピーダンス
は基本波で開放、２倍波で短絡となりＦ級動作を行って
いる。The circuit shown in FIG. 5 (b) is an example of implementation of the circuit shown in FIG. 5 (a). A direct current cut capacitor 702 and a variable capacitor 70 are provided on the input side of the semiconductor element 705.
3. A fundamental wave matching circuit composed of the microstrip line 704 is provided. Further, on the output side, a DC matching capacitor 710, a variable capacitor 709, a fundamental wave matching circuit composed of a microstrip line 708, and
DC cut capacitor 707, stub 7 for second harmonic short circuit
In 2006, a double wave short circuit was configured to realize high efficiency operation. The second harmonic short circuit stub 706 used in the second harmonic short circuit is grounded by a DC cutting capacitor 707. When the stub 706 for short-circuiting the second harmonic is viewed from the output end of the semiconductor element 705, the circuit impedance is open at the fundamental wave and short-circuited at the second harmonic to perform class F operation.
【０００５】図５（ｃ）に示す回路は、図５（ａ）に示
した回路の一実現例であり、半導体素子８０５の入力側
に直流カット用コンデンサ８０２、可変コンデンサ８０
３、マイクロストリップ線路８０４で構成した基本波整
合回路を設けてある。また、出力側には、1/4波長マイ
クロストリップ線路８０６、インダクタ８０７、キャパ
シタ８０８を用いた並列共振回路により高調波制御回路
を構成している。ここでインダクタ８０７、キャパシタ
８０８を用いた並列共振回路は基本波ｆ0で共振周波数
となるように設定している。この並列共振回路は基本波
ｆ0で共振すると開放となる。しかし２倍波、３倍波の
場合は、短絡状態となり、半導体素子８０５の出力端か
ら基本波で1/4波長のマイクロストリップ線路８０６と
並列共振回路を見れば２倍波で短絡、３倍波で開放が実
現されとなりＦ級動作となる。The circuit shown in FIG. 5 (c) is an implementation example of the circuit shown in FIG. 5 (a). A direct current cut capacitor 802 and a variable capacitor 80 are provided on the input side of the semiconductor element 805.
3. A fundamental wave matching circuit composed of the microstrip line 804 is provided. Further, on the output side, a harmonic control circuit is configured by a parallel resonance circuit using a 1/4 wavelength microstrip line 806, an inductor 807, and a capacitor 808. Here, the parallel resonance circuit using the inductor 807 and the capacitor 808 is set to have a resonance frequency at the fundamental wave f 0 . This parallel resonant circuit is opened when it resonates with the fundamental wave f 0 . However, in the case of the second harmonic wave and the third harmonic wave, a short circuit state occurs, and if the microstrip line 806 having a 1/4 wavelength of the fundamental wave from the output end of the semiconductor element 805 and the parallel resonant circuit are seen, the second harmonic wave causes the short circuit and the third harmonic wave. Opening is realized by the wave and it becomes class F operation.
【０００６】[0006]
【発明が解決しようとする課題】上記増幅器で、Ｆ級動
作を行うため、基本波整合、奇数次高調波インピーダン
ス開放、偶数次高調波インピーダンス短絡を同時に満足
する高調波制御回路を作成し、偶数次高調波インピーダ
ンス、奇数次高調波インピーダンス各々を独立して調整
することは困難であった。In order to perform class F operation with the above-mentioned amplifier, a harmonic control circuit which simultaneously satisfies fundamental wave matching, open odd-order harmonic impedance, and even-order harmonic impedance short-circuit is created. It was difficult to independently adjust the second-order harmonic impedance and the odd-order harmonic impedance.
【０００７】更に、増幅器の出力を高出力化を行う場
合、個々にＦ級動作を行った単位増幅器を並列接続しな
ければならず、出力回路面積が広く煩雑になる。Further, when the output of the amplifier is to be increased, unit amplifiers individually operated in class F must be connected in parallel, which makes the output circuit area wide and complicated.
【０００８】[0008]
【課題を解決するための手段】上記、課題を解決するた
め、本発明は次の様に行う。[Means for Solving the Problems] In order to solve the above problems, the present invention is carried out as follows.
【０００９】図１は、本発明に係る高効率電力増幅器の
原理図である。FIG. 1 is a principle diagram of a high efficiency power amplifier according to the present invention.
【００１０】本発明では、入力側に位相反転回路１０２
を使用し２ヶの半導体素子１０４を逆相で並列動作させ
る。この時入力側には、各々基本波整合回路１０３を設
ける。また出力側には、基本波及び基本波の高調波整合
回路１０５を設ける。その後、奇数次高調波を半導体素
子１０４の出力端面で開放とするための奇数次波調整回
路１０７を２つの基本波及び基本波の高調波整合回路１
０５の後部間に接続し位相調整回路１０６を各々設けた
後、バラン１０８により出力を合成し出力する。ここで
位相調整回路１０６は半導体素子から伝送線路形合成回
路の入力端までの電気的長さが基本周波数の1/8波長の
奇数倍と等しくなるようにする。In the present invention, the phase inverting circuit 102 is provided on the input side.
Is used to operate the two semiconductor elements 104 in parallel in antiphase. At this time, a fundamental wave matching circuit 103 is provided on each input side. A fundamental wave and a harmonic matching circuit 105 for the fundamental wave are provided on the output side. After that, the odd-order wave adjusting circuit 107 for opening the odd-order harmonics at the output end face of the semiconductor element 104 is provided with two fundamental waves and a harmonic matching circuit 1 for the fundamental waves.
After the connection between the rear parts of 05, the phase adjusting circuit 106 is provided, the balun 108 synthesizes the outputs and outputs the synthesized signals. Here, the phase adjusting circuit 106 makes the electrical length from the semiconductor element to the input end of the transmission line type combining circuit equal to an odd multiple of 1/8 wavelength of the fundamental frequency.
【００１１】また出力側に設けられたバランが強制バラ
ンの場合には、位相調整回路１０６は半導体素子から伝
送線路形合成回路の入力端までの電気的長さが基本周波
数の1/8波長の偶数倍と等しくなるようにする。When the balun provided on the output side is a forced balun, the phase adjusting circuit 106 has an electric length from the semiconductor element to the input end of the transmission line type synthesizing circuit of 1/8 wavelength of the fundamental frequency. Make it equal to an even multiple.
【００１２】[0012]
【作用】上記構成により、入力された信号は、位相反転
回路１０２により１８０°の位相差を持った２信号に分
割され、各基本波整合回路１０３を通過し半導体素子１
０４に入力される。半導体素子１０４に入力された信号
は増幅され、この時入力信号が大信号である場合、出力
信号は増幅素子の非線形性により基本波及び高次高調波
を発生する。半導体素子１０４に入力された２信号には
１８０°の位相差があるため、各々増幅された後の基本
波及び奇数次高調波には１８０°、偶数次高調波には０
°の位相差を持つことになる。そしてこれら信号は、半
導体素子１０４の出力側に設けられた基本波及び基本波
の高調波整合回路１０５により整合が取られ、奇数次波
調整回路１０７に向かう。この奇数次波調整回路１０７
では、２つの半導体素子１０４から同位置に設けてある
ため、発生した信号位相が０°つまり偶数次高調波の場
合は、同電位となり接続されてないように見える。With the above structure, the input signal is divided into two signals having a phase difference of 180 ° by the phase inverting circuit 102, passes through each fundamental wave matching circuit 103, and the semiconductor device 1
It is input to 04. The signal input to the semiconductor element 104 is amplified, and when the input signal is a large signal at this time, the output signal generates a fundamental wave and a higher harmonic wave due to the nonlinearity of the amplifier element. Since the two signals input to the semiconductor element 104 have a phase difference of 180 °, the amplified fundamental wave and odd harmonics are 180 °, and even harmonics are 0 °.
It will have a phase difference of °. Then, these signals are matched by the fundamental wave and the harmonic matching circuit 105 of the fundamental wave provided on the output side of the semiconductor element 104, and are directed to the odd-order wave adjustment circuit 107. This odd-order wave adjustment circuit 107
However, since the two semiconductor elements 104 are provided at the same position, when the generated signal phase is 0 °, that is, even harmonics, they have the same potential and appear not to be connected.
【００１３】しかし、信号位相が１８０°の奇数次高調
波では、電位差が生じるため奇数次波調整回路１０７
は、奇数次高調波を反射させ半導体素子１０４の出力側
から出力回路側を見た場合のインピーダンスを開放状態
にする。基本波及び偶数次高調波は、位相調整回路１０
６を通過しバラン１０８に至る。バラン１０８は、入力
される２信号の位相が１８０°の基本波は合成し出力す
るが２信号の位相が０°となる偶数次高調波は、反射し
半導体素子１０４の出力端に戻る。この偶数次高調波の
インピーダンスを半導体素子１０４の出力端から出力回
路側を見て、短絡状態にするために位相調整回路１０６
の長さＬを調整する。この時、バラン１０８が通常のバ
ランであれば半導体素子１０４の出力端から伝送線路形
合成回路１０８の入力端までの電気長が基本波の1/8波
長の奇数倍となるように調整を行い、バラン１０８が強
制バランであれば半導体素子１０４の出力端からバラン
１０８の入力端までの電気長が基本波の1/8波長の偶数
倍となるように調整を行うことにより偶数次高調波は、
短絡状態となる。However, in the odd harmonics having a signal phase of 180 °, a potential difference occurs, so that the odd harmonic adjusting circuit 107
Causes the odd harmonics to be reflected to open the impedance when the output circuit side is viewed from the output side of the semiconductor element 104. The fundamental wave and the even harmonics are supplied to the phase adjustment circuit 10
Pass 6 to reach the balun 108. The balun 108 synthesizes and outputs the fundamental waves of which the phases of the two input signals are 180 °, but the even harmonics in which the phases of the two signals are 0 ° are reflected and returned to the output end of the semiconductor element 104. The phase adjusting circuit 106 is provided to make the impedance of the even harmonics short-circuited when the output circuit side is viewed from the output end of the semiconductor element 104.
Adjust the length L of. At this time, if the balun 108 is a normal balun, adjustment is performed so that the electrical length from the output end of the semiconductor element 104 to the input end of the transmission line type combining circuit 108 is an odd multiple of 1/8 wavelength of the fundamental wave. , If the balun 108 is a forced balun, the even harmonics can be obtained by adjusting the electrical length from the output end of the semiconductor element 104 to the input end of the balun 108 to be an even multiple of 1/8 wavelength of the fundamental wave. ,
It becomes a short circuit condition.
【００１４】その結果、半導体素子の出力側から見た場
合のインピーダンスは、基本波で整合、偶数次高調波で
短絡、奇数次高調波で開放のＦ級動作を実現でき効率を
向上させることができる。As a result, the impedance when viewed from the output side of the semiconductor element can realize the class F operation of matching with the fundamental wave, short-circuiting with the even harmonics, and opening with the odd harmonics, thus improving the efficiency. it can.
【００１５】[0015]
【実施例】以下、本発明の実施例について動作を解説し
ながら説明する。図３（ａ）、（ｂ）、図４（ａ）、
（ｂ）は本発明を使用した高効率電力増幅器であり、図
２はその中で出力側の電力合成を行うための回路の一例
である伝送線路形合成回路を示す。Embodiments of the present invention will be described below while explaining the operation. 3 (a), (b), FIG. 4 (a),
(B) is a high-efficiency power amplifier using the present invention, and FIG. 2 shows a transmission line type combining circuit which is an example of a circuit for performing power combining on the output side.
【００１６】図３（ａ）において入力端子３０１から入
力された信号は伝送線路形電力分配器３０２により１８
０°の位相差を持った２信号に分割され、入力側の基本
波整合回路である可変コンデンサ３０６、マイクロスト
リップ線路３０５を通過し半導体素子３０７の入力側に
至る。半導体素子３０７に入力された信号は増幅され、
この時入力信号が大信号である場合、出力信号は増幅素
子の非線形性により基本波及び高次高調波を発生する。
各半導体素子３０７に入力された２信号には１８０°の
位相差があるため、各々増幅された後の基本波及び奇数
次高調波には１８０°、偶数次高調波には０°の位相差
を持つことになる。これら信号は、半導体素子の出力端
に設けられたマイクロストリップ線路３０８、可変コン
デンサ３０９で構成された基本波及びその高次高調波の
整合回路により整合が取られ、コンデンサ３１０、マイ
クロストリップ線路３１１で構成された奇数次波調整回
路に向かう。この奇数次波調整回路では、２つの半導体
素子３０７から同位置に設けてあるため、発生した信号
位相が０°つまり偶数次高調波の場合は、同電位となり
接続されてないように見える。しかし、信号位相が１８
０°の奇数次高調波では、奇数次波調整回路によって奇
数次高調波を反射させ半導体素子の出力端から出力回路
側を見た場合のインピーダンスを開放状態にする。次に
基本波及び偶数次高調波は、位相調整用マイクロストリ
ップ線路３１３を通過し伝送線路形バラン３１４に至
る。伝送線路形バラン３１４は、入力される２信号の位
相が１８０°の基本波は合成し出力するが２信号の位相
が０°となる偶数次高調波は、反射し半導体素子３０７
の出力端に戻る。この偶数次高調波のインピーダンスを
半導体素子３０７の出力端から出力回路側を見て、短絡
状態にするために位相調整用マイクロストリップ線路３
１３の長さＬを調整する。この時、半導体素子３０７の
出力端から伝送線路形バラン３１４の入力端までの電気
長が基本波の1/8波長の奇数倍となるように調整を行う
ことにより偶数次波は、短絡状態となる。その結果、半
導体素子の出力側から見た場合のインピーダンスは、基
本波で整合、偶数次高調波で短絡、奇数次高調波で開放
のＦ級動作を実現でき効率を向上させることができる。The signal input from the input terminal 301 in FIG.
It is divided into two signals having a phase difference of 0 °, passes through the variable capacitor 306, which is a fundamental wave matching circuit on the input side, and the microstrip line 305 and reaches the input side of the semiconductor element 307. The signal input to the semiconductor element 307 is amplified,
At this time, when the input signal is a large signal, the output signal generates a fundamental wave and a higher harmonic due to the non-linearity of the amplifying element.
Since the two signals input to each semiconductor element 307 have a phase difference of 180 °, the phase difference of 180 ° for the fundamental wave and the odd harmonics after amplification and 0 ° for the even harmonics after amplification. Will have. These signals are matched by the matching circuit for the fundamental wave and its higher harmonics, which are formed by the microstrip line 308 provided at the output end of the semiconductor element and the variable capacitor 309, and are matched by the capacitor 310 and the microstrip line 311. Heading to the configured odd-order wave adjustment circuit. In this odd-order wave adjustment circuit, since the two semiconductor elements 307 are provided at the same position, when the generated signal phase is 0 °, that is, even-order harmonics, they have the same potential and appear not to be connected. However, the signal phase is 18
In the case of an odd-order harmonic of 0 °, the odd-order harmonic adjusting circuit reflects the odd-order harmonic to open the impedance when the output circuit side is viewed from the output end of the semiconductor element. Next, the fundamental wave and the even harmonics pass through the phase adjusting microstrip line 313 and reach the transmission line type balun 314. The transmission line balun 314 synthesizes and outputs the fundamental waves having the phases of the two input signals of 180 °, but outputs the even harmonics in which the phase of the two signals is 0 °, and is reflected by the semiconductor element 307.
Return to the output end of. The phase adjustment microstrip line 3 is provided to make the impedance of the even harmonics short-circuited when the output circuit side is viewed from the output end of the semiconductor element 307.
Adjust the length L of 13. At this time, by adjusting the electrical length from the output end of the semiconductor element 307 to the input end of the transmission line balun 314 to be an odd multiple of 1/8 wavelength of the fundamental wave, the even-order waves are short-circuited. Become. As a result, the impedance when viewed from the output side of the semiconductor element can realize the class F operation in which the fundamental wave is matched, the even harmonics are short-circuited, and the odd harmonics are open, so that the efficiency can be improved.
【００１７】図３（ｂ）は、図３（ａ）の実施例を他の
回路を用いて表したものであり、入力側位相反転回路に
１８０°ハイブリッド回路４０２で電力分配を行い、位
相調整回路として反射型位相器４１３を使用したもので
ある。この反射型位相器４１３はブランチライン型ハイ
ブリッドとダイオード２ヶで構成されておりダイオード
のバイアス電流により位相変化量を連続可変することが
できるため容易に偶数次高調波を短絡できる。FIG. 3 (b) shows the embodiment of FIG. 3 (a) using another circuit. The 180 ° hybrid circuit 402 distributes power to the input side phase inversion circuit to adjust the phase. A reflection type phase shifter 413 is used as a circuit. This reflection type phase shifter 413 is composed of a branch line type hybrid and two diodes. Since the amount of phase change can be continuously changed by the bias current of the diode, even harmonics can be easily short-circuited.
【００１８】図４（ａ）において入力端子５０１から入
力された信号は、伝送線路形分配回路５０２により１８
０°の位相差を持った２信号に分割され、入力側の基本
波整合回路である可変コンデンサ５０５、マイクロスト
リップ線路５０６を通過し半導体素子５０７の入力側に
至る。各半導体素子５０７に入力された信号は増幅さ
れ、この時入力信号が大信号である場合、出力信号は増
幅素子の非線形性により基本波及び高次高調波を発生す
る。入力２信号には１８０°の位相差があるため、各々
増幅された後の基本波には１８０°、２倍波には０°の
位相差を持つことになる。これら信号は、半導体素子の
出力側に設けられた可変コンデンサ５０９、５１０、マ
イクロストリップ線路５０８で構成された基本波及びそ
の２倍波の整合回路により整合が取られる。その後、基
本波及び２倍波は、位相調整用マイクロストリップ線路
５１２を通過し伝送線路形バラン５１３に至る。伝送線
路形バラン５１３は、入力される２信号の位相が１８０
°の基本波は合成し出力するが２信号の位相が０°の２
倍波は、反射し半導体素子５０７の出力端に戻る。この
２倍波のインピーダンスを半導体素子５０７の出力端か
ら見て短絡状態にするために位相調整用マイクロストリ
ップ線路５１２の長さＬを調整する。この時、半導体素
子５０７の出力端から伝送線路形バラン５１３の入力端
までの電気長が基本波の1/8波長の奇数倍となるように
調整を行うことにより２倍波は短絡状態となる。これら
高調波制御回路により半導体素子の出力端から見た場合
のインピーダンスは、基本波で整合、２倍波で短絡のＦ
級動作を実現でき効率を向上させることができる。The signal input from the input terminal 501 in FIG.
It is divided into two signals having a phase difference of 0 °, passes through a variable capacitor 505, which is a fundamental wave matching circuit on the input side, and a microstrip line 506, and reaches the input side of a semiconductor element 507. The signal input to each semiconductor element 507 is amplified, and when the input signal is a large signal at this time, the output signal generates a fundamental wave and higher harmonics due to the nonlinearity of the amplifier element. Since the input two signals have a phase difference of 180 °, the fundamental wave after being amplified has a phase difference of 180 ° and the second harmonic has a phase difference of 0 °. These signals are matched by the matching circuit of the fundamental wave and the second harmonic wave thereof, which are formed by the variable capacitors 509 and 510 and the microstrip line 508 provided on the output side of the semiconductor element. After that, the fundamental wave and the second harmonic wave pass through the phase adjusting microstrip line 512 and reach the transmission line type balun 513. In the transmission line type balun 513, the phase of two input signals is 180
The fundamental wave of ° is synthesized and output, but the phase of the two signals is 0 °
The harmonic wave is reflected and returns to the output end of the semiconductor element 507. The length L of the phase adjustment microstrip line 512 is adjusted so that the impedance of the second harmonic wave is short-circuited when viewed from the output end of the semiconductor element 507. At this time, the second harmonic wave is short-circuited by adjusting the electrical length from the output terminal of the semiconductor element 507 to the input terminal of the transmission line balun 513 to be an odd multiple of 1/8 wavelength of the fundamental wave. . The impedance when viewed from the output end of the semiconductor element by these harmonic control circuits is the matching of the fundamental wave and the short-circuiting F of the second harmonic.
Class operation can be realized and efficiency can be improved.
【００１９】図４（ｂ）は、図３（ａ）の実施例に用い
られている伝送線路形バランを伝送線路形強制バラン３
２０を用いて表したものであり、偶数次高調波のインピ
ーダンスを半導体素子３０７の出力端から出力回路側を
見て、短絡状態にするために位相調整用マイクロストリ
ップ線路３１３の長さＬを調整する。この時、半導体素
子３０７の出力端から伝送線路形強制バラン３２０の入
力端までの電気長が基本波の1/8波長の偶数倍となるよ
うに調整を行うことにより偶数次波は、短絡状態とな
る。その結果、半導体素子の出力側から見た場合のイン
ピーダンスは、基本波で整合、偶数次高調波で短絡、奇
数次高調波で開放のＦ級動作を実現でき効率を向上させ
ることができる。FIG. 4B shows a transmission line type balun 3 which is the same as the transmission line type balun used in the embodiment of FIG. 3A.
20. The length L of the phase adjustment microstrip line 313 is adjusted in order to bring the impedance of the even harmonics into a short-circuited state by looking at the output circuit side from the output end of the semiconductor element 307. To do. At this time, by adjusting the electrical length from the output end of the semiconductor element 307 to the input end of the transmission line type forced balun 320 to be an even multiple of 1/8 wavelength of the fundamental wave, the even-order waves are in a short circuit state. Becomes As a result, the impedance when viewed from the output side of the semiconductor element can realize the class F operation in which the fundamental wave is matched, the even harmonics are short-circuited, and the odd harmonics are open, so that the efficiency can be improved.
【００２０】図２（ａ）は、図１中で使用しているバラ
ン１０８の一例であり伝送線路で構成している。入力側
の２端子の一方である入力端子１ ２０１は、伝送線路
の中心導体、もう一方の入力端子２ ２０２は、外部導
体に接続される。出力端子２０４では外部導体は接地さ
れ、中心導体と接地された外部導体の間には、入力され
た１８０°位相差の２信号が合成されて出力される。こ
の伝送線路形バランの電気長は、基本波での1/4波長の
奇数倍であればよい。FIG. 2A shows an example of the balun 108 used in FIG. 1, which is composed of a transmission line. The input terminal 1 201, which is one of the two terminals on the input side, is connected to the center conductor of the transmission line, and the other input terminal 2 202 is connected to the external conductor. At the output terminal 204, the outer conductor is grounded, and two input signals with a 180 ° phase difference are combined and output between the center conductor and the grounded outer conductor. The electrical length of this transmission line balun may be an odd multiple of 1/4 wavelength of the fundamental wave.
【００２１】図２（ｂ）は、図１中で使用しているバラ
ン１０８の一例である伝送線路形強制バランを示す。入
力側の２端子の一方である入力端子２ ２１１は、上部
の伝送線路２１３の中心導体、もう一方の入力端子２
２１２は、下部の伝送線路２１４の中心導体外部導体に
接続される。外部導体は互いに接続され接地２１６され
る。出力端子では伝送線路２１３の外部導体を他方の伝
送線路２１４の中心導体へ接続し、伝送線路２１４の外
部導体は他方の伝送線路２１４の中心導体へ接続され
る。２本の出力端子のうち１本は接地、もう一方は出力
端子２１５となる。この伝送線路形バランの電気長は、
基本波での1/4波長の奇数倍であればよい。図２（ｂ）
での接地２１６を取り去れば強制バランから通常のバラ
ンになる。FIG. 2B shows a transmission line type forced balun which is an example of the balun 108 used in FIG. The input terminal 2 211, which is one of the two terminals on the input side, is the center conductor of the upper transmission line 213 and the other input terminal 2
212 is connected to the center conductor outer conductor of the lower transmission line 214. The outer conductors are connected to each other and grounded 216. At the output terminal, the outer conductor of the transmission line 213 is connected to the center conductor of the other transmission line 214, and the outer conductor of the transmission line 214 is connected to the center conductor of the other transmission line 214. One of the two output terminals is grounded and the other is the output terminal 215. The electrical length of this transmission line balun is
It may be an odd multiple of 1/4 wavelength of the fundamental wave. Figure 2 (b)
If the grounding 216 is removed, the forced balun becomes a normal balun.
【００２２】[0022]
【発明の効果】以上、上記説明を行ったように本発明に
よれば高効率電力増幅器の高調波制御回路を半導体素子
の出力端面で奇数次高調波インピーダンスを開放とする
条件のみについて考慮すれば良く、偶数次高調波インピ
ーダンスの短絡の条件は出力回路に含まれる位相調整回
路を調整するだけで実現できる。As described above, according to the present invention, the harmonic control circuit of the high-efficiency power amplifier is considered only in the condition that the odd-order harmonic impedance is opened at the output end face of the semiconductor element. Good, the condition of even harmonic impedance short circuit can be realized only by adjusting the phase adjusting circuit included in the output circuit.
【００２３】また本発明の高調波制御回路を実現するた
めには半導体素子を複数で使用しなければならないため
必然的に高出力化も可能となる。Further, in order to realize the harmonic control circuit of the present invention, it is necessary to use a plurality of semiconductor elements, so that it is inevitably possible to increase the output.
【図１】本発明を使用した高効率電力増幅器の構成図。FIG. 1 is a block diagram of a high efficiency power amplifier using the present invention.
【図２】本発明で使用する伝送線路形電力合成回路のバ
ランを示す構成図。FIG. 2 is a configuration diagram showing a balun of a transmission line type power combiner circuit used in the present invention.
【図３】本発明を使用した高効率電力増幅器の構成図。FIG. 3 is a block diagram of a high efficiency power amplifier using the present invention.
【図４】本発明を使用した高効率電力増幅器の構成図。FIG. 4 is a block diagram of a high efficiency power amplifier using the present invention.
【図５】従来、使用されていた高効率電力増幅器の構成
図。FIG. 5 is a configuration diagram of a high-efficiency power amplifier that has been conventionally used.
１０１…入力端子、１０２…位相反転回路、１０３…基
本波整合回路、１０４…半導体素子、１０５…基本波及
び高次高調波整合回路、１０６…位相調整回路、１０７
…奇数次高調波開放回路、１０８…バラン、１０９…出
力端子、２０１…入力端子１、２０２…入力端子２、２
０３…伝送線路、２０４…出力端子、２１１…入力端子
１、２１２…入力端子２、２１３、２１４…伝送線路、
２１５…出力端子、２１６…接地、３０１…入力端子、
３０２…伝送線路形バラン、３０３…直流カット用コン
デンサ、３０４…バイアス供給用抵抗、３０５…マイク
ロストリップ線路、３０６…可変コンデンサ、３０７…
半導体素子、３０８…マイクロストリップ線路、３０９
…可変コンデンサ、３１０…コンデンサ、３１１…位相
調整回路、３１２…バイアス供給用コイル、３１３…位
相調整用マイクロストリップ線路、３１４…伝送線路形
バラン、３１５…出力端子、３２０…伝送線路形強制バ
ラン、４０１…入力端子、４０２…１８０°ハイブリッ
ド回路、４０３…直流カット用コンデンサ、４０４…バ
イアス供給用抵抗、４０５…可変コンデンサ、４０６…
マイクロストリップ線路、４０７…半導体素子、４０８
…マイクロストリップ線路、４０９…可変コンデンサ、
４１０…マイクロストリップ線路、４１１…コンデン
サ、４１２…バイアス供給用コイル、４１３…反射型位
相器、４１４…伝送線路形バラン、４１５…出力端子、
５０１…入力端子、５０２…伝送線路型バラン、５０３
…直流カット用コンデンサ、５０４…バイアス供給用抵
抗、５０５…可変コンデンサ、５０６…マイクロストリ
ップ線路、５０７…半導体素子、５０８…マイクロスト
リップ線路、５０９…可変コンデンサ、５１０…可変コ
ンデンサ、５１１…バイアス供給用コイル、５１２…位
相調整用マイクロストリップ線路、５１３…伝送線路形
バラン、５１４…出力端子、６０１…入力端子、６０２
…基本波整合回路、６０３…半導体素子、６０４…３倍
波開放回路、６０５…２倍波短絡回路、６０６…基本波
通過回路、６０７…出力端子、７０１…入力端子、７０
２…直流カット用コンデンサ、７０３…可変コンデン
サ、７０４…マイクロストリップ線路、７０５…半導体
素子、７０６…マイクロストリップ線路、７０７…直流
カット用コンデンサ、７０８…マイクロストリップ線
路、７０９…可変コンデンサ、７１０…直流カット用コ
ンデンサ、７１１…出力端子、８０１…入力端子、８０
２…直流カット用コンデンサ、８０３…可変コンデン
サ、８０４…マイクロストリップ線路、８０５…半導体
素子、８０６…１／４波長マイクロストリップ線路、８
０７…並列共振回路用コンデンサ、８０８…並列共振回
路用コイル、８０９…直流カット用コンデンサ、８１０
…出力端子。Reference numeral 101 ... Input terminal, 102 ... Phase inversion circuit, 103 ... Fundamental wave matching circuit, 104 ... Semiconductor element, 105 ... Fundamental wave and higher harmonic matching circuit, 106 ... Phase adjustment circuit, 107
… Odd harmonic open circuit, 108 ... Balun, 109 ... Output terminal, 201 ... Input terminal 1, 202 ... Input terminals 2, 2
03 ... transmission line, 204 ... output terminal, 211 ... input terminal 1,212 ... input terminals 2, 213,214 ... transmission line,
215 ... Output terminal, 216 ... Ground, 301 ... Input terminal,
302 ... Transmission line type balun, 303 ... DC cut capacitor, 304 ... Bias supply resistor, 305 ... Microstrip line, 306 ... Variable capacitor, 307 ...
Semiconductor device, 308 ... Microstrip line, 309
... Variable capacitor, 310 ... Capacitor, 311 ... Phase adjusting circuit, 312 ... Bias supply coil, 313 ... Phase adjusting microstrip line, 314 ... Transmission line type balun, 315 ... Output terminal, 320 ... Transmission line type forced balun, 401 ... Input terminal, 402 ... 180 ° hybrid circuit, 403 ... DC cut capacitor, 404 ... Bias supply resistor, 405 ... Variable capacitor, 406 ...
Microstrip line, 407 ... Semiconductor element, 408
… Microstrip line, 409… Variable capacitor,
410 ... Microstrip line, 411 ... Capacitor, 412 ... Bias supply coil, 413 ... Reflective phase shifter, 414 ... Transmission line type balun, 415 ... Output terminal,
501 ... Input terminal, 502 ... Transmission line type balun, 503
... DC cut capacitor, 504 ... Bias supply resistance, 505 ... Variable capacitor, 506 ... Microstrip line, 507 ... Semiconductor element, 508 ... Microstrip line, 509 ... Variable capacitor, 510 ... Variable capacitor, 511 ... Bias supply Coil 512: Phase adjustment microstrip line, 513 ... Transmission line type balun, 514 ... Output terminal, 601 ... Input terminal, 602
... fundamental wave matching circuit, 603 ... semiconductor element, 604 ... triple harmonic wave open circuit, 605 ... double harmonic wave short circuit, 606 ... fundamental wave pass circuit, 607 ... output terminal, 701 ... input terminal, 70
2 ... DC cutting capacitor, 703 ... Variable capacitor, 704 ... Microstrip line, 705 ... Semiconductor element, 706 ... Microstrip line, 707 ... DC cutting capacitor, 708 ... Microstrip line, 709 ... Variable capacitor, 710 ... DC Cutting capacitor, 711 ... Output terminal, 801, ... Input terminal, 80
2 ... DC cut capacitor, 803 ... Variable capacitor, 804 ... Microstrip line, 805 ... Semiconductor element, 806 ... 1/4 wavelength microstrip line, 8
07 ... Parallel resonance circuit capacitor, 808 ... Parallel resonance circuit coil, 809 ... DC cut capacitor, 810
… Output terminal.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 船木 治彦 神奈川県横浜市戸塚区戸塚町216番地 株 式会社日立製作所宇宙技術推進本部内 (72)発明者 小林 明彦 東京都千代田区岩本町２丁目12番５号 株 式会社宇宙通信基礎技術研究所内 (72)発明者 岡本 照喜 東京都千代田区岩本町２丁目12番５号 株 式会社宇宙通信基礎技術研究所内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Haruhiko Funaki Inventor Haruhiko Funaki 216 Totsuka-cho, Totsuka-ku, Yokohama-shi, Kanagawa Hitachi, Ltd. Space Technology Promotion Headquarters (72) Inventor Akihiko Kobayashi 2-12 Iwamoto-cho, Chiyoda-ku, Tokyo No. 5 Inside Institute for Space Communication Fundamental Technology, Inc. (72) Inventor Teruki Okamoto 2-12-5 Iwamotocho, Chiyoda-ku, Tokyo Inside Institute for Space Communication Basic Technology, Ltd.
Claims (4)
基本波及び基本波の高調波整合回路、半導体素子に直流
電圧を加えるバイアス回路を有した複数個の単位増幅器
と、その複数個の単位増幅器を高出力化するために、各
単位増幅器の入力側に１信号を２信号に分割し尚且つ、
それら２信号の位相差が基本波で１８０°となるような
位相反転回路を、出力側にバランを有する増幅器におい
て、前記、複数の単位増幅器内部の各半導体素子出力端
から伝送線路形合成回路の入力端までの電気的長さが基
本波の1/8波長の奇数倍と等しくなるようにすることを
特徴とする高効率電力増幅器。1. A plurality of unit amplifiers having an amplifying element, an input side fundamental wave matching circuit, an output side fundamental wave and a harmonic matching circuit of the fundamental wave, and a bias circuit for applying a DC voltage to a semiconductor element, and a plurality of unit amplifiers. In order to increase the output of the unit amplifier of (1), one signal is divided into two signals at the input side of each unit amplifier, and
In an amplifier having a balun on the output side, a phase inverting circuit that makes the phase difference between the two signals 180 ° in the fundamental wave is used in the transmission line combining circuit from the output terminals of the respective semiconductor elements in the plurality of unit amplifiers. A high-efficiency power amplifier characterized in that the electrical length up to the input end is made equal to an odd multiple of 1/8 wavelength of the fundamental wave.
側に基本波で1/4波長の奇数倍の長さを持つ伝送線路形
バランを有することを特徴とする高効率電力増幅器。2. The high efficiency power amplifier according to claim 1, further comprising a transmission line balun having a length equal to an odd multiple of 1/4 wavelength of a fundamental wave on the output side.
側に設けた伝送線路形バランをその平衡線路側の一部を
短絡し構成した伝送線路形強制バランとする増幅器にお
いて、前記、複数の単位増幅器内部の各半導体素子出力
端から伝送線路形合成回路の入力端までの電気的長さが
基本波の1/8波長の偶数倍と等しくなるようにすること
を特徴とする高効率電力増幅器。3. The amplifier according to claim 2, wherein the transmission line type balun provided on the output side is a transmission line type forced balun formed by short-circuiting a part of its balanced line side. High-efficiency power characterized by making the electrical length from the output terminal of each semiconductor device inside the unit amplifier of the unit to the input terminal of the transmission line type synthesis circuit equal to an even multiple of 1/8 wavelength of the fundamental wave. amplifier.
載の増幅器において複数個の単位増幅器を高出力化する
ために、各単位増幅器の入力側に１信号を２信号に分割
し尚且つ、それら２信号の位相差が基本波で１８０°と
なるような位相反転回路を、出力側にバランを有する増
幅器において、前記、複数の単位増幅器の出力側基本波
及び基本波の高調波整合回路後で、尚且つ半導体素子の
出力端面から同じ電気長となる場所に、半導体素子の出
力端面から出力回路を見たインピーダンスが３倍波イン
ピーダンスで開放となるような奇数次波調整回路を挿入
したことを特徴とする高効率電力増幅器。4. In order to increase the output of a plurality of unit amplifiers in the amplifier according to any one of claims 1 to 3, one signal is divided into two signals at the input side of each unit amplifier. In addition, in the amplifier having a balun on the output side, a phase inversion circuit in which the phase difference between the two signals is 180 ° in the fundamental wave, in the output side fundamental wave and fundamental wave harmonics of the plurality of unit amplifiers, After the wave matching circuit, and at a place where the electrical length is the same from the output end face of the semiconductor element, the odd-order wave adjustment circuit in which the impedance seen from the output end face of the semiconductor element is opened by the third harmonic impedance A high-efficiency power amplifier characterized by inserting a.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5326828A JP2515963B2 (en) | 1993-12-24 | 1993-12-24 | High efficiency power amplifier |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5326828A JP2515963B2 (en) | 1993-12-24 | 1993-12-24 | High efficiency power amplifier |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07183744A true JPH07183744A (en) | 1995-07-21 |
| JP2515963B2 JP2515963B2 (en) | 1996-07-10 |
Family
ID=18192174
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
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| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2515963B2 (en) |
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- 1993-12-24 JP JP5326828A patent/JP2515963B2/en not_active Expired - Lifetime
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