JPH088459B2 - 高能率電力増幅器 - Google Patents
高能率電力増幅器Info
- Publication number
- JPH088459B2 JPH088459B2 JP63092904A JP9290488A JPH088459B2 JP H088459 B2 JPH088459 B2 JP H088459B2 JP 63092904 A JP63092904 A JP 63092904A JP 9290488 A JP9290488 A JP 9290488A JP H088459 B2 JPH088459 B2 JP H088459B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- distributed constant
- power amplifier
- length
- amplifier
- constant line
- 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.)
- Expired - Lifetime
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03F—AMPLIFIERS
- H03F3/00—Amplifiers with only discharge tubes or only semiconductor devices as amplifying elements
- H03F3/60—Amplifiers in which coupling networks have distributed constants, e.g. with waveguide resonators
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Amplifiers (AREA)
- Microwave Amplifiers (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 （発明の属する分野） 本発明は高能率電力増幅器，殊に偶数次高調波に対す
る出力回路の特性インピーダンスを改善した高能率電力
増幅器に関する。
る出力回路の特性インピーダンスを改善した高能率電力
増幅器に関する。
（従来技術） 近年，極めて能率良く電力利得を得るためにＤ級,E級
及びＦ級電力増幅器の研究が進められている。
及びＦ級電力増幅器の研究が進められている。
これ等の電力増幅器は能力素子にスイッチング動作を
させて方形波を得ると共に必要な周波数成分を出力回路
から得るようにしたものである。
させて方形波を得ると共に必要な周波数成分を出力回路
から得るようにしたものである。
従来，このような高能率電力増幅器例えばＦ級増幅器
は第２図に示すように構成するのが一般的であった。
は第２図に示すように構成するのが一般的であった。
同図に於いて,1は増幅用能動素子としての電界効果ト
ランジスタ（以下FETと称す）であって，そのソースＳ
をアースに，ゲートＧにはチョークCH1を介してバイア
ス電圧VGGを印加すると共にドレインＤにはチョークCH2
を介してドレイン電源VDDを供給し，又，該ドレインＤ
と負荷RLとの間には直流阻止用コンデンサC1と特性イン
ピーダンスZOZDのλ/4長分布定数線路２との直列回路を
挿入すると共に前記負荷RLと並列に入力周波数Ｏに同
調するLC並列共振回路５を接続して構成したものであ
る。このように構成した増幅器の動作を説明する。
ランジスタ（以下FETと称す）であって，そのソースＳ
をアースに，ゲートＧにはチョークCH1を介してバイア
ス電圧VGGを印加すると共にドレインＤにはチョークCH2
を介してドレイン電源VDDを供給し，又，該ドレインＤ
と負荷RLとの間には直流阻止用コンデンサC1と特性イン
ピーダンスZOZDのλ/4長分布定数線路２との直列回路を
挿入すると共に前記負荷RLと並列に入力周波数Ｏに同
調するLC並列共振回路５を接続して構成したものであ
る。このように構成した増幅器の動作を説明する。
先ず,FET1はゲートＧに入力した周波数Ｏで波長λ
の高周波信号によってスイッチング動作を行う。このと
き，ドレインＤに発生するドレイン電圧VDと，ドレイン
ＤとソースＳ間に流れるドレイン電流iDの波形は，ドレ
インＤから負荷側を見たインピーダンスZinで決定され
る。
の高周波信号によってスイッチング動作を行う。このと
き，ドレインＤに発生するドレイン電圧VDと，ドレイン
ＤとソースＳ間に流れるドレイン電流iDの波形は，ドレ
インＤから負荷側を見たインピーダンスZinで決定され
る。
ここで，負荷インピーダンスをRL及びλ/4長分布定数
線路の特性インピーダンスをZOとした場合上述のＦ級増
幅器を理想的に動作させるためには次の特性条件を満す
必要がある。即ち，基本周波数Ｏに対してはインピー
ダンスZinをZO 2/RLにすると共に偶数次高調波n1 Ｏ（n
1＝2,4,6,……）に対しては零とし，又奇数次高調波n2
Ｏ（n2＝3,5,7,……）に対しては無限大とする。従っ
て，ドレインＤとアースとの間は奇数次高調波の場合開
放状態又，偶数次高調波の場合短絡状態にするため第３
図に示すように結果的にドレイン電圧VOは方形波，ドレ
イン電流iDは半波整流波形となる。同図から判るように
電圧と電流が同時に印加されることがない為，増幅素子
内の電力損失が零となって全電力が負荷RLへ供給され，
増幅器の動作効率は理論的には100％となる。
線路の特性インピーダンスをZOとした場合上述のＦ級増
幅器を理想的に動作させるためには次の特性条件を満す
必要がある。即ち，基本周波数Ｏに対してはインピー
ダンスZinをZO 2/RLにすると共に偶数次高調波n1 Ｏ（n
1＝2,4,6,……）に対しては零とし，又奇数次高調波n2
Ｏ（n2＝3,5,7,……）に対しては無限大とする。従っ
て，ドレインＤとアースとの間は奇数次高調波の場合開
放状態又，偶数次高調波の場合短絡状態にするため第３
図に示すように結果的にドレイン電圧VOは方形波，ドレ
イン電流iDは半波整流波形となる。同図から判るように
電圧と電流が同時に印加されることがない為，増幅素子
内の電力損失が零となって全電力が負荷RLへ供給され，
増幅器の動作効率は理論的には100％となる。
しかしながら，上述のＦ級増幅器では以下に述べるよ
うに理想的な特性条件を十分に満たすことができない。
即ち，所要角周波数ωに対してLC同調回路と負荷RLとの
合成アドミタンスＹは であるから，基本周波数Ｏのｎ次高調波の角周波数ｎ
ωＯ（但し，ωＯ＝２πO,n＝1,2,3,……）に対する
合成アドミタンスＹ′は次のように表わすことができ
る。
うに理想的な特性条件を十分に満たすことができない。
即ち，所要角周波数ωに対してLC同調回路と負荷RLとの
合成アドミタンスＹは であるから，基本周波数Ｏのｎ次高調波の角周波数ｎ
ωＯ（但し，ωＯ＝２πO,n＝1,2,3,……）に対する
合成アドミタンスＹ′は次のように表わすことができ
る。
この式は高調波の次数ｎが増加することによって共振
回路の誘導性リアクタンスが無限大に近づくと共に容量
性リアクタンスが零に近づくことに基づいて合成アドミ
タンスＹ′が無限大に近づくことを表わしている。
回路の誘導性リアクタンスが無限大に近づくと共に容量
性リアクタンスが零に近づくことに基づいて合成アドミ
タンスＹ′が無限大に近づくことを表わしている。
一方，前記特性インピーダンスZOのλ/4長分布定数線
路は基本周波数Ｏ及び奇数次高調波n2 Ｏに対しては
インピーダンス変換作用がありλ/4長分布定数線路の出
力端に接続した合成アドミタンスＹ′によって入力イン
ピーダンスZinは Zin＝ZO 2・Ｙ′ であるから，基本周波数Ｏに対するインピーダンスZ
inは上述の理想条件と同様にZO 2・/RLであり奇数次高周
波n2 Ｏに対してはZO 2・Ｙ′である。又，偶数次高調
波n1 Ｏに対してはλ/4長分布定数線路が半波長線路と
みなせるためZinは1/Y′である。しかし,nが小さいもの
即ち，低い次数の高調波成分に対するＹ′の虚数項は比
較的小さくなるためこれらの高調波に対して前記理想的
な特性条件を満すことができず第４図のようにドレイン
電圧VDとドレイン電流iDとが同時に印加される部分が生
じ増幅素子内で電力損失が発生すると同時に分布線路を
通過したこれら低次高調波成分が負荷に供給されスプリ
アス電力が発生して動作効率を悪化させていた。
路は基本周波数Ｏ及び奇数次高調波n2 Ｏに対しては
インピーダンス変換作用がありλ/4長分布定数線路の出
力端に接続した合成アドミタンスＹ′によって入力イン
ピーダンスZinは Zin＝ZO 2・Ｙ′ であるから，基本周波数Ｏに対するインピーダンスZ
inは上述の理想条件と同様にZO 2・/RLであり奇数次高周
波n2 Ｏに対してはZO 2・Ｙ′である。又，偶数次高調
波n1 Ｏに対してはλ/4長分布定数線路が半波長線路と
みなせるためZinは1/Y′である。しかし,nが小さいもの
即ち，低い次数の高調波成分に対するＹ′の虚数項は比
較的小さくなるためこれらの高調波に対して前記理想的
な特性条件を満すことができず第４図のようにドレイン
電圧VDとドレイン電流iDとが同時に印加される部分が生
じ増幅素子内で電力損失が発生すると同時に分布線路を
通過したこれら低次高調波成分が負荷に供給されスプリ
アス電力が発生して動作効率を悪化させていた。
（発明の目的） 本発明は上述した電力増幅器の欠点を解消するために
なされたものであって，インピーダンス特性の改善によ
って電力増幅器の動作効率を向上させた高能率電力増幅
器を提供することを目的とする。
なされたものであって，インピーダンス特性の改善によ
って電力増幅器の動作効率を向上させた高能率電力増幅
器を提供することを目的とする。
（発明の概要） 上述の目的を達成するため本発明に於いては以下の如
き構成をとる。
き構成をとる。
即ち，能動素子にスイッチング動作をさせて方形波を
発生し，出力回路によって前記方形波から所要周波数成
分を得るようにした電力増幅器に於いて前記所要周波数
成分の偶数次高調波に対し短絡状態となり又，奇数次高
調波に対しては開放状態となるλ/4ショートスタブ或は
λ/8オープンスタブとλ/8長ショートスタブとを負荷に
接続して構成する。
発生し，出力回路によって前記方形波から所要周波数成
分を得るようにした電力増幅器に於いて前記所要周波数
成分の偶数次高調波に対し短絡状態となり又，奇数次高
調波に対しては開放状態となるλ/4ショートスタブ或は
λ/8オープンスタブとλ/8長ショートスタブとを負荷に
接続して構成する。
（実施例） 以下，本発明を図面に示した実施例に基づいて詳細に
説明する。
説明する。
第１図は本発明の一実施例を示すＦ級増幅器の回路図
である。
である。
同図に於いて１はFETであって従来のＦ級増幅器と同
様にチョークCH1,CH2,負荷RL,直流阻止用コンデンサC1,
λ/4長分布定数線路２及びLC並列同調回路５を接続する
と共に前記λ/4長分布定数線路２の出力端に特性インピ
ーダンスZ1のλ/8長オープンスタブ３及びλ/8長ショー
トスタブ４を夫々接続して構成する。
様にチョークCH1,CH2,負荷RL,直流阻止用コンデンサC1,
λ/4長分布定数線路２及びLC並列同調回路５を接続する
と共に前記λ/4長分布定数線路２の出力端に特性インピ
ーダンスZ1のλ/8長オープンスタブ３及びλ/8長ショー
トスタブ４を夫々接続して構成する。
上述したＦ級増幅器は以下の如く動作する。
ここで，λ/8オープンスタブ３とλ/8長ショートスタ
ブ４との合成インピーダンスZpは次のように表わすこと
ができる。
ブ４との合成インピーダンスZpは次のように表わすこと
ができる。
この式はｎが偶数の場合分子が零となり合成インピー
ダンスZpが零となる。又,nが奇数の場合は分母が零とな
り合成インピーダンスZpが無限大となる。即ち，前記λ
/8長オープンスタブ３及びλ/8長ショートスタブ４を接
続する事によって，λ/4長分布定数線路２の出力端は偶
数次高調波に対して短絡状態となり又，基本波及び奇数
次高調波に対して開放状態となる。
ダンスZpが零となる。又,nが奇数の場合は分母が零とな
り合成インピーダンスZpが無限大となる。即ち，前記λ
/8長オープンスタブ３及びλ/8長ショートスタブ４を接
続する事によって，λ/4長分布定数線路２の出力端は偶
数次高調波に対して短絡状態となり又，基本波及び奇数
次高調波に対して開放状態となる。
従って，ドレインＤから負荷側を見たインピーダンス
Zinは基本周波数Ｏに対してZO 2/RLとなると共に偶数
次高調波n1 Ｏに対して零となり，又奇数次高調波n2
Ｏに対してZO 2Yとなる。これによって上述のＦ級増幅器
のインピーダンスZi偶数次高調波に対して理想的な短絡
状態となるための波形は略完全な方形波となり，能動素
子内の電力損失を半減させると共に偶数次高周波のスプ
リアス発生を抑制し結果的に増幅器の動作効率を向上す
ることができる。
Zinは基本周波数Ｏに対してZO 2/RLとなると共に偶数
次高調波n1 Ｏに対して零となり，又奇数次高調波n2
Ｏに対してZO 2Yとなる。これによって上述のＦ級増幅器
のインピーダンスZi偶数次高調波に対して理想的な短絡
状態となるための波形は略完全な方形波となり，能動素
子内の電力損失を半減させると共に偶数次高周波のスプ
リアス発生を抑制し結果的に増幅器の動作効率を向上す
ることができる。
又，本発明のλ/4長分布定数線路２はこれと等価な線
路波長がλ/4の奇数倍の分布定数線路であっても良いこ
とは自明であろう。
路波長がλ/4の奇数倍の分布定数線路であっても良いこ
とは自明であろう。
（発明の効果） 本発明は以上説明したように，λ/4長分布定数線路の
出力端にλ/8長オープンスタブ及びλ/8長ショートスタ
ブを付加することによって増幅素子内の電力損失を半減
し，増幅器の動作効率を向上させ得るように構成したも
のであるから，電力増幅器を小型軽量化するとともに低
価格化をはかる上で著しい効果がある。
出力端にλ/8長オープンスタブ及びλ/8長ショートスタ
ブを付加することによって増幅素子内の電力損失を半減
し，増幅器の動作効率を向上させ得るように構成したも
のであるから，電力増幅器を小型軽量化するとともに低
価格化をはかる上で著しい効果がある。
第１図は本発明の一実施例を示した回路図、第２図は従
来例を示した回路図、第３図は理想的なドレイン電圧波
形及びドレイン電流波形を示した図、第４図は従来型の
回路によるドレイン電圧波形及びドレイン電流波形を示
した図である。 １……増幅用能動素子、２……λ/4長分布定数線路、３
……λ/8長オープンスタブ、４……λ/8長ショートスタ
ブ、５……LC並列同調回路。
来例を示した回路図、第３図は理想的なドレイン電圧波
形及びドレイン電流波形を示した図、第４図は従来型の
回路によるドレイン電圧波形及びドレイン電流波形を示
した図である。 １……増幅用能動素子、２……λ/4長分布定数線路、３
……λ/8長オープンスタブ、４……λ/8長ショートスタ
ブ、５……LC並列同調回路。
Claims (1)
- 【請求項１】能動素子にスイッチング動作をさせて方形
波を発生し、該方形波から波長λの基本波成分を得るよ
うに、λ/4長の奇数倍の分布定数線路と基本波成分の周
波数に同調する並列共振回路との直列回路を能動素子の
出力端とアースとの間に接続した電力増幅器において、
前記λ/4長の奇数倍の分布定数線路と並列共振回路との
間の接続点に２つのλ/8長の分布定数線路の一端を接続
し、一方のλ/8長の分布定数線路の他端を開放状態と
し、他方のλ/8長の分布定数線路の他端をアースに接続
したことを特徴とする高能率電力増幅器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63092904A JPH088459B2 (ja) | 1988-04-15 | 1988-04-15 | 高能率電力増幅器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63092904A JPH088459B2 (ja) | 1988-04-15 | 1988-04-15 | 高能率電力増幅器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01264407A JPH01264407A (ja) | 1989-10-20 |
| JPH088459B2 true JPH088459B2 (ja) | 1996-01-29 |
Family
ID=14067468
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63092904A Expired - Lifetime JPH088459B2 (ja) | 1988-04-15 | 1988-04-15 | 高能率電力増幅器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH088459B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5040703B2 (ja) * | 2008-02-13 | 2012-10-03 | 住友電気工業株式会社 | 増幅器 |
| JP7487154B2 (ja) * | 2021-08-10 | 2024-05-20 | 株式会社京三製作所 | 高周波増幅器 |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60109310A (ja) * | 1983-11-18 | 1985-06-14 | Oki Electric Ind Co Ltd | 電力増幅回路 |
| JPS62168404A (ja) * | 1986-01-20 | 1987-07-24 | Fujitsu Ltd | マイクロ波電力増幅回路 |
| JPS62147921U (ja) * | 1986-03-12 | 1987-09-18 |
-
1988
- 1988-04-15 JP JP63092904A patent/JPH088459B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01264407A (ja) | 1989-10-20 |
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