TW202327265A - 高頻放大器 - Google Patents

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國玉博史
吉田卓矢
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日商京三製作所股份有限公司
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Abstract

高頻放大器係具備：將高頻訊號放大的放大器；及調整對於對從放大器側到負載側預計的高頻的阻抗的阻抗調整部，阻抗調整部係具備：分布常數電路、及集中常數電路。分布常數電路係具備：與高諧波共振的線路長度的傳送線路，集中常數電路係具備：與分布常數電路的高諧波以外的高諧波、及基本波共振的共振電路。分布常數電路的傳送線路係由一端形成為開放端，且具有與各高諧波共振的線路長度的開路殘段所構成。高頻放大器未具備基本波的1/4波長傳送線路，而藉由將基本波及高諧波進行阻抗調整來進行濾波。

Description

高頻放大器
本發明係關於F級放大器、逆F級放大器的高頻放大器。
在放大器中，電晶體的瞬時消耗電力係以瞬時電流與瞬時電壓的積表示，瞬時消耗電力的RF一周期積分值的時間平均係成為電晶體的時間平均消耗電力。
A級放大器係電晶體的汲極端子中的電流與電壓為彼此逆相的正弦波，在A級動作中，電流/電壓波形的重疊部分大。因此，放大器的效率低。B級動作係將汲極電流藉由偏置(bias)而形成為半波整流波形，且將汲極電壓形成為正弦波電壓。在將汲極電壓形成為正弦波電壓的B級動作中，雖然電流/電壓波形的重疊部分變小，但是重疊並沒有消失。在放大器的高效率化，在汲極電壓與汲極電流的關係中，圖求形成為瞬時電壓與瞬時電流未同時存在的狀態。
在放大器的高效率化中，以藉由時間領域的電壓/電流關係來達成高效率化的放大器而言，已知D級放大器或E級放大器，以藉由頻率領域的電壓/電流關係來達成高效率化的放大器而言，已知F級放大器、逆F級放大器。
流至電晶體的半波整流電流的頻率成分係餘弦函數的基本波與偶數次的高諧波。三角函數列為正交函數列，因此即使頻率彼此不同的電流與電壓同時存在，瞬時電力的一周期積分值係成為零，並未發生電力消耗。藉由將電晶體的汲極端子的電壓，形成為與電流處於逆相關係的基本波及奇數次高諧波，關於基本波，發生功率因數100%的電力，且在全部高諧波，電力消耗成為零。
F級放大器的F級負載電路係在全部高諧波，電力消耗成為零的電流/電壓關係中，將從電晶體的輸出端子看負載側的負載阻抗，在偶數次高諧波形成為短路，且在奇數次高諧波形成為開放。藉此，電流高諧波係僅成為偶數次高諧波，電壓高諧波係僅成為奇數次高諧波。
圖13(a)、(b)係示出F級放大器的構成例，由直流饋電電路及負載電路所構成。負載電路係以負載阻抗在偶數次高諧波成為零、在奇數次高諧波成為無限大的方式予以設計。
圖13(a)的F級放大器101A係具備：直流饋電電路102A；串聯連接於構成直流饋電電路102A的LDMOS的汲極端與負載106A之間的輸出線的傳送線路103A；及對輸出線作並聯連接的並聯共振電路104A。傳送線路103A的傳送線路長度L1係基本波的波長的波長λ 1的1/4長。並聯共振電路104A係對基本頻率，將阻抗形成為開放狀態，且對高頻數，將阻抗形成為短路狀態。傳送線路103A係對奇數次高諧波，藉由傳送線路的阻抗轉換，形成為開放狀態，對偶數次高諧波，傳送線路的阻抗轉換不作動而形成為保持短路狀態。(專利文獻1)
圖13(b)的F級放大器101B係具備：直流饋電電路102B；連接於直流饋電電路102B的直流電源與LDMOS的汲極端之間的直流饋電線的傳送線路103B；及串聯連接於汲極端與負載106B之間的串聯共振電路104B。其中，圖13(b)的串聯共振電路104B係電感器Lo與電容器Co作串聯連接的共振電路。
傳送線路103B的傳送線路長度L 1係基本波的波長λ 1的1/4長，一端係藉由電容而作高頻短路，對第2高諧波，相當於1/2波長，對第3高諧波，相當於3/4波長，因此滿足對第2高諧波為短路，對第3高諧波為開放的負載條件。(專利文獻2)。
與F級負載電路相反地，逆F級負載電路係將負載阻抗在偶數次高諧波進行開放，在奇數次高諧波進行短路。藉此，電流高諧波係僅成為奇數次高諧波，電壓高諧波係僅成為偶數次高諧波。(專利文獻3) [先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本特開平09-266421號公報 [專利文獻2]日本特開平11-234062號公報 [專利文獻3]國際公開第2013/157298號
(發明所欲解決之問題)
F級放大器係為了滿足在全部高諧波，電力消耗成為零的電流/電壓關係的要件，圖求將偶數次高諧波短路、將奇數次高諧波開放的負載阻抗條件。習知構成的F級放大器係為了滿足負載阻抗條件，具備傳送線路長度L 1為基本波的波長λ 1的1/4長(λ 1/4)的傳送線路。
逆F級放大器係圖求將奇數次高諧波短路、將偶數次高諧波開放的負載阻抗條件。在習知構成的逆F級放大器中，亦為了滿足逆F級放大器的負載阻抗條件，進行藉由基本波的1/4波長傳送線路所為之阻抗轉換。
習知的F級放大器及逆F級放大器係有放大器的電路尺寸大型化的問題。以電路尺寸的大型化而言，有以下要因。
(a)因基本波的1/4波長傳送線路的線路長度所致之大型化 在F級放大器及逆F級放大器中，若電晶體輸出的頻率f 1(=c(光速)/λ 1)為低頻率、且基本波的波長λ 1長時，由於基本波的1/4波長傳送線路的傳送線路長度L 1變長，因此有放大器的電路尺寸大型化的問題。
(b)因基本波的1/4波長傳送線路的導體寬幅所致之大型化 此外，在直流饋電線設有基本波的1/4波長傳送線路的構成中，基本波的1/4波長傳送線路的導體寬幅係必須要有對應饋電電力的寬幅，伴隨饋電電力的增大，基本波的1/4波長傳送線路的導體寬幅會增大。導體寬幅的增大係造成使放大器的電路尺寸大型化的要因。
(c)因高諧波的殘段(stub)的線路長度所致之大型化 在由分歧的傳送線路(殘段)所構成的共振電路中，若高諧波的波長λ n(n為高諧波次數)長，分歧的傳送線路(殘段)的線路長度變長，因此有放大器的尺寸大型化的問題。
因此，F級放大器及逆F級放大器的高頻放大器係有放大器的電路尺寸大型化的課題。本發明之目的在解決前述習知之課題，將電路尺寸小型化。 (解決問題之技術手段)
本發明之高頻放大器係具備：將高頻訊號放大的放大器；及調整對於對從放大器側到負載側預計的高頻的阻抗的阻抗調整部。阻抗調整部藉由不需要基本波的1/4波長傳送線路的構成，將基本波及高諧波調整阻抗來進行濾波。藉由不需要基本波的1/4波長傳送線路的構成，解決因基本波的1/4波長傳送線路的線路長度及導體寬幅所致之大型化。
本發明之高頻放大器的阻抗調整部係形成為具備：分布常數電路、及集中常數電路的構成。分布常數電路係具備：與高諧波共振的線路長度的傳送線路，集中常數電路係具備：與分布常數電路的高諧波以外的高諧波、及基本波共振的共振電路。分布常數電路的傳送線路係由其一端為開放端，且具有與各高諧波共振的線路長度的開路殘段(open stub)所構成。
此外，阻抗調整部係取代使用在高諧波中需要長線路長度的殘段的分布常數電路，而藉由使用集中常數電路的構成進行阻抗調整，藉此解決因高諧波的殘段的線路長度所致之大型化。
本發明之高頻放大器係形成為藉由頻率領域的電壓/電流關係，以達成高效率化的構成，可適用F級放大器或逆F級放大器。
(F級放大器的高頻放大器) 在全部高諧波，電力消耗成為零的電流/電壓關係中，F級放大器的阻抗條件係從電晶體的輸出端子看負載側的負載阻抗，在偶數次高諧波為短路狀態，在奇數次高諧波為開放狀態。藉由該F級放大器的阻抗條件，電流高諧波係僅成為偶數次高諧波，電壓高諧波係僅成為奇數次高諧波。
在F級放大器的高頻放大器所具備的阻抗調整部中，分布常數電路的傳送線路係將偶數次高諧波進行阻抗調整為零阻抗的開路殘段，集中常數電路的共振電路係將基本波及奇數次高諧波進行阻抗調整為高阻抗的電感性負載。藉由該構成，阻抗調整部係進行F級動作的阻抗調整。F級放大器的高頻放大器係在分布常數電路中將偶數次高諧波藉由開路殘段進行阻抗調整，且在集中常數電路中將奇數次高諧波藉由電感性負載進行阻抗調整。
以集中常數電路的共振電路構成將基本波進行阻抗調整的電感性負載，藉此不需要基本波的1/4波長的傳送線路，抑制因基本波的1/4波長的傳送線路的線路長度或導體寬幅所致之電路尺寸的大型化。
構成電感性負載的共振電路係由連接於分布常數電路的輸出側的節點與負載的輸入側的節點之間的電感器、及連接於負載的輸入側的節點與接地端之間的電容器所構成。
若共振電路由分歧的傳送線路(殘段)所構成，若高諧波的波長λ n(n為高諧波次數)長，分歧的傳送線路(殘段)的線路長度變長，成為電路尺寸大型化的要因。本發明之F級放大器由於以集中常數電路構成共振電路，因此回避該大型化的問題。
基本波的傳送線路接著線路長度長的傳送線路係將2次高諧波進行阻抗調整為零阻抗的分歧的傳送線路(殘段)。集中常數電路係具備：將2次高諧波進行阻抗調整為零阻抗的共振電路，來取代分布常數電路所具備之對應2次高諧波的開路殘段。藉此不需要線路長度長的傳送線路(殘段)。
(逆F級放大器的高頻放大器) 在全部高諧波，電力消耗成為零的電流/電壓關係中，逆F級放大器的阻抗條件係從電晶體的輸出端子看負載側的負載阻抗在奇數次高諧波為短路狀態，在偶數次高諧波為開放狀態。藉由該F級放大器的阻抗條件，電流高諧波係僅成為奇數次高諧波，電壓高諧波係僅成為偶數次高諧波。
在逆F級放大器的高頻放大器所具備的阻抗調整部中，分布常數電路的傳送線路係將奇數次高諧波進行阻抗調整為零阻抗的開路殘段，集中常數電路的共振電路係由電感器及電容器所成的共振電路。集中常數電路係形成為電容性負載，將基本波進行阻抗調整為電感性負載，將偶數次高諧波進行阻抗調整為高阻抗。藉由該構成，阻抗調整部係進行逆F級動作的阻抗調整。逆F級放大器的高頻放大器係將偶數次高諧波藉由集中常數電路的電容性負載進行阻抗調整，且將奇數次高諧波藉由分布常數電路的開路殘段進行阻抗調整。
集中常數電路的共振電路係將基本波形成為電感性負載，構成將偶數次高諧波進行阻抗調整為容量性的電容性負載。藉此，不需要基本波的1/4波長的傳送線路，抑制因基本波的1/4波長的傳送線路的線路長度或導體寬幅所致之電路尺寸的大型化。
在集中常數電路中，構成電容性負載的共振電路係由連接於分布常數電路的輸出側的節點與接地端之間的電容器、及對負載作串聯連接的電感器所構成。
若共振電路由分歧的傳送線路(殘段)所構成，若高諧波的波長λ n(n為高諧波次數)長，分歧的傳送線路(殘段)的線路長度變長，成為電路尺寸大型化的要因。在逆F級放大器中，電容性負載的共振電路係僅將基本波形成為電感性負載，將偶數次高諧波進行阻抗調整為高阻抗。藉此，不需要線路長度長的傳送線路(殘段)，回避電路尺寸大型化的問題。
在逆F級放大器中，基本波的傳送線路接著線路長度長的傳送線路係將3次高諧波進行阻抗調整為零阻抗的分歧的傳送線路(殘段)。集中常數電路係具備：將3次高諧波進行阻抗調整為零阻抗的共振電路，來取代分布常數電路所具備之對應3次高諧波的開路殘段。
本發明之高頻放大器係適用於推挽構成，取得大輸出且小失真的輸出。
(F級放大器的推挽電路) 在本發明之高頻放大器中，F級放大器的推挽構成係藉由將彼此逆相的高頻訊號放大的2個放大器，構成推挽電路，2個放大器係透過輸出變壓器而連接於負載。
阻抗調整部的電感性負載係可藉由複數形態來構成。 (a)電感性負載的第1形態 電感性負載的第1形態係藉由輸出變壓器的漏電感、及和2次側作並聯連接的電容器所構成。 (b)電感性負載的第2形態 電感性負載的第2形態係藉由和輸出變壓器的1次側作串聯連接的電感器、及和輸出變壓器的1次側或2次側作並聯連接的電容器所構成。 (c)電感性負載的第3形態 電感性負載的第3形態係藉由和輸出變壓器的2次側作串聯連的電感器、及和輸出變壓器的2次側作並聯連接的電容器所構成。
(逆F級放大器的推挽電路) 在本發明之高頻放大器中，F級放大器的推挽構成係藉由將彼此逆相的高頻訊號放大的2個放大器，構成推挽電路，2個放大器係透過輸出變壓器而連接於負載。阻抗調整部的電容性負載的一形態係藉由連接於輸出變壓器的1次側或2次側的電感器與電容器的共振電路所構成。
(多層構成) 在本發明之高頻放大器中，可形成為將傳送線路設在多層基板的介電質層的形態。
(a)多層基板的第1形態 在多層基板的第1形態中，分布常數電路係由GND層及介電質的基板層的多層基板所構成，在基板層內設置將2次高諧波進行阻抗調整為零阻抗的開路殘段。
(b)多層基板的第2形態 在多層基板的第2形態中，分布常數電路係由GND層及介電質的基板層的多層基板所構成，在基板層內設置將3次高諧波進行阻抗調整為零阻抗的開路殘段。
藉由將開路殘段設在介電質內，傳送線路的線路長度被縮短，且電路尺寸被小型化。 (發明之效果)
如以上說明，藉由本發明，可使F級放大器及逆F級放大器的高頻放大器的放大器的電路尺寸小型化。
以下使用圖1，說明本發明之高頻放大器的概略構成，使用圖2，說明本發明之F級放大器的高頻放大器，使用圖3，說明電感性負載的電路例，使用圖4~圖7，說明藉由推挽構成所致之F級放大器的高頻放大器，使用圖8，說明本發明之逆F級放大器的高頻放大器，使用圖9，說明電容性負載的電路例，使用圖10~圖11，說明藉由推挽構成所致之逆F級放大器的高頻放大器，使用圖12，說明本發明之高頻放大器的多層構成。
[本發明之概略構成] 圖1(a)係用以說明本發明之高頻放大器的概略構成的圖，圖1(b)係顯示藉由本發明之F級放大器所致之高頻放大器的概略構成，圖1(c)係顯示藉由本發明之逆F級放大器所致之高頻放大器的概略構成。
(高頻放大器的概略構成) 在圖1(a)中，高頻放大器1係具備：將高頻訊號放大的放大器2；及調整對於對從放大器2側到負載6側預計的高頻的阻抗的阻抗調整部3。阻抗調整部3係將基本波及高諧波調整阻抗來進行濾波。阻抗調整部3係未具備基本波的1/4波長傳送線路的構成，藉由不需要基本波的1/4波長傳送線路的構成，抑制因基本波的1/4波長傳送線路的線路長度及導體寬幅所致之大型化。
阻抗調整部3係具備：分布常數電路4、及集中常數電路5。分布常數電路4係具備：與高諧波共振的線路長度的傳送線路。集中常數電路5係具備：與將分布常數電路4所調整阻抗的高諧波除外的高諧波、及基本波共振的共振電路。分布常數電路4的傳送線路係由一端為開放端的開路殘段的傳送線路所構成。
阻抗調整部3係進行使用集中常數電路的阻抗調整，來取代使用在高諧波中需要長線路長度的殘段的阻抗調整。藉此，並不需要需要長線路長度的殘段。
(a)藉由F級放大器所致之高頻放大器的概略構成 在F級動作中，以基本波及偶數次高諧波的合成所表示的半波整流的電流波形係可藉由將對直流饋電電路及奇數次高諧波的負載阻抗形成為高阻抗而得，以與電流逆相的基本波及奇數次高諧波的合成所表示的矩形的電壓波形係藉由將對偶數次高諧波的負載阻抗形成為零而得。此時，由於電流與電壓的積成為零，因此在放大器的電晶體的電力消耗係成為零。F級動作的阻抗條件係對於對從電晶體到負載側預計的高頻的阻抗係在偶數次高諧波為短路，在奇數次高諧波為高阻抗，且基本波的電流/電壓彼此逆相。
F級放大器係在阻抗調整部中，以對於對從電晶體的輸出端子到負載側預計的高頻的阻抗滿足F級動作的阻抗條件的方式進行高諧波處理。
使用圖1(b)，說明藉由F級放大器所致之高頻放大器1a的概略構成。 在藉由高頻放大器1a所為之F級動作中，對於對從放大器2到負載6側預計的高頻的負載阻抗條件係在偶數次高諧波為短路、在奇數次高諧波為高阻抗。將負載阻抗在偶數次高諧波形成為短路的條件係藉由分布常數電路4a來達成，將負載阻抗在奇數次高諧波形成為高阻抗的條件係藉由集中常數電路5a來達成。
分布常數電路4a係藉由一端為開放端的開路殘段的傳送線路所構成。開路殘段係具有與偶數次高諧波共振的線路長度，進行將偶數次高諧波形成為短路狀態的阻抗調整。集中常數電路5a係藉由電感性負載的共振電路所構成，共振電路係進行將奇數次高諧波形成為高阻抗狀態的阻抗調整。亦可將進行對基本波整合的整合電路8設在阻抗調整部3與負載6之間。
(b)藉由逆F級放大器所致之高頻放大器的概略構成 逆F級動作的阻抗條件係對於對從電晶體到負載側預計的高頻的阻抗在奇數次高諧波為短路、在偶數次高諧波為高阻抗，且基本波的電流/電壓彼此逆相。
逆F級放大器係在阻抗調整部中，以對於對從電晶體的輸出端子到負載側預計的高頻的阻抗滿足逆F級動作的阻抗條件的方式進行高諧波處理。
使用圖1(c)，說明藉由逆F級放大器所致之高頻放大器1b的概略構成。 在藉由高頻放大器1b所為之逆F級動作中，對於對從放大器2到負載6側預計的高頻的阻抗條件係在奇數次高諧波為短路、在偶數次高諧波為高阻抗。
將負載阻抗在奇數次高諧波形成為短路的條件係藉由分布常數電路4b來達成，將負載阻抗在偶數次高諧波形成為高阻抗的條件係藉由集中常數電路5b來達成。
分布常數電路4b係藉由一端為開放端的開路殘段的傳送線路所構成。開路殘段係具有與奇數次高諧波共振的線路長度，進行將奇數次高諧波形成為短路狀態的阻抗調整。集中常數電路5b係藉由對基本波形成為預定的電感性負載、且對偶數次高諧波形成為電容性負載的共振電路所構成，共振電路係進行將偶數次高諧波形成為高阻抗狀態的阻抗調整。亦可將進行對基本波整合的整合電路8設在阻抗調整部3與負載6之間。
[藉由F級放大器所致之高頻放大器的構成例] 圖2(a)、(b)係示出藉由F級放大器所致之高頻放大器的構成例(1A，1B)。F級放大器1A係藉由開路殘段進行2次高諧波的阻抗調整的構成，F級放大器1B係藉由集中常數電路進行2次高諧波的阻抗調整的構成。其中，圖中的Lda係表示直流電感，Cda係表示直流阻隔電容。
(a)F級放大器1A 在圖2(a)中，F級放大器1A係藉由放大器2及阻抗調整部3A所構成。放大器2係將LDMOS的汲極電壓以直流電壓Vdc進行偏置，將所得的方形波狀的電壓波形的高諧波成分在阻抗調整部3A除外之後，輸出至負載6。阻抗調整部3A係藉由：將對偶數次高諧波的阻抗短路而形成為零的分布常數電路4A；及將基本波形成為電感性負載，且將對奇數次高諧波的阻抗形成為高阻抗的電感性負載的集中常數電路5A所構成。進行對於對從放大器2的輸出端到負載6側預計的高頻的阻抗滿足F級動作的阻抗條件的高諧波處理。
(a1)分布常數電路4A 分布常數電路4A係藉由開路殘段的傳送線路，將對偶數次高諧波的阻抗短路。開路殘段的一端為開放端，線路長度為偶數次高諧波的各波長λ n(n為偶數)的1/4波長的λ n/4。
若將開路殘段的線路長度形成為偶數次高諧波的波長λ n(n為偶數)的1/4波長，開路殘段的一方的電壓波形係成為波節且成為零，因此與開路殘段的開放端側相反的放大器2的輸出端A側中的偶數次高諧波係成為短路狀態。
偶數次高諧波成分係愈為高次數則愈小，因此F級動作的阻抗條件的滿足係以有限個偶數次高諧波即足夠。此外，具有n次高諧波的線路長度L n的開路殘段係針對n次高諧波的奇數倍的高諧波，亦使阻抗短路，因此即使為限定個數的開路殘段，亦可實效上滿足F級動作的阻抗條件。
例如，設為n=2、4、8時，藉由使用2次高諧波(頻率f 2)、4次高諧波(頻率f 4)、及8次高諧波(頻率f 8)所對應的線路長度L 2、L 4、L 8的3條開路殘段，可將至2次高諧波、4次高諧波、6次高諧波、8次高諧波、10次高諧波、12次高諧波為止的偶數次高諧波的阻抗短路。
2次高諧波的開路殘段的線路長度L 2係波長λ 2的1/4波長λ 2/4，基本波的波長λ 1的1/4波長λ 1/4的2分之1長。 4次高諧波的開路殘段的線路長度L 4係波長λ 4的1/4波長λ 4/4，基本波的波長λ 1的1/4波長λ 1/4的4分之1長。 8次高諧波的開路殘段的線路長度L 8係波長λ 8的1/4波長λ 8/4，基本波的波長λ 1的1/4波長λ 1/4的8分之1長。
2次高諧波的線路長度L 2的開路殘段係除了2次高諧波之外，針對2次高諧波的3倍的6次高諧波、及2次高諧波的5倍的10次高諧波，亦將阻抗短路。4次高諧波的線路長度L 4的開路殘段係除了4次高諧波之外，針對4次高諧波的3倍的12次高諧波、4次高諧波的5倍的20次高諧波，亦使阻抗短路。8次高諧波的線路長度L 8的開路殘段係除了8次高諧波之外，針對8次高諧波的3倍的24次高諧波、8次高諧波的5倍的40次高諧波，亦使阻抗短路。
因此，藉由使用2次高諧波、4次高諧波、及8次高諧波所對應的線路長度L 2、L 4、L 8的3條開路殘段，可將至2次高諧波、4次高諧波、6次高諧波、8次高諧波、10次高諧波、12次高諧波為止的偶數次高諧波的阻抗短路。
(a2)集中常數電路5A 集中常數電路5A係藉由電感性負載，將對奇數次高諧波的阻抗形成為高阻抗。電感性負載係藉由作串聯連接的電感器Lf、與和負載作並聯連接的電容器Cf所構成。LC電路的電感性負載係藉由以頻率f 1的基本波的阻抗成為預定的電感性負載的方式進行設定，關於奇數次高諧波，亦將阻抗形成為感應性的高阻抗。
(b)F級放大器1B 在圖2(a)所示之F級放大器1A的構成例中，在分布常數電路4A中，將對2次高諧波、4次高諧波、及8次高諧波的阻抗在開路殘段的傳送線路呈短路。相對於此，圖2(b)所示之F級放大器1B的構成例係將分布常數電路4A的傳送線路的一部分置換為集中常數電路的構成。放大器2係可形成為與F級放大器1A相同的構成。
(b1)分布常數電路4B 阻抗調整部3B係藉由將對偶數次高諧波的阻抗短路而形成為零的分布常數電路4B；將基本波的阻抗形成為預定的電感性負載，且將對奇數次高諧波的阻抗形成為感應性的高阻抗的集中常數電路5Ba；及將對偶數次高諧波(圖2(b)中為2次高諧波)的阻抗短路的集中常數電路5Bb所構成，進行對於對從放大器2的輸出端到負載6側預計的高頻的阻抗滿足F級動作的阻抗條件的高諧波處理。
在將對偶數次高諧波的阻抗短路的開路殘段之中，線路長度最長的開路殘段係對2次高諧波者。分布常數電路4B係形成為將F級放大器1A的分布常數電路4A所具備之對2次高諧波的開路殘段除外，附加了對6次高諧波的開路殘段的構成。
(b2)集中常數電路5B 另一方面，集中常數電路5B係具備：將對奇數次高諧波的阻抗形成為感應性的高阻抗的集中常數電路5Ba；及將2次高諧波短路的集中常數電路5Bb。集中常數電路5Bb係替代由分布常數電路4B除外之對2次高諧波的開路殘段的傳送線路的構成。集中常數電路5Bb係由電感器Lf2與電容器Cf2的串聯電路所構成，將2次高諧波短路。F級放大器1B係藉由將線路長度長的開路殘段除外，達成電路尺寸的小型化。
若基本波的頻率低，將對偶數次高諧波的阻抗短路的開路殘段的線路長度亦變長，因此關於更為高次的偶數次高諧波，亦取代線路長度長的開路殘段而置換為集中常數電路，藉此達成電路尺寸的小型化。
[電感性負載的形態例] 使用圖3，說明電感性負載的形態例1~4。 (a)形態例1 形態例1的電感性負載係藉由輸出變壓器17A的漏電感Le、及和輸出變壓器17A的2次側作並聯連接的電容器Cf所構成。其中，將輸出變壓器17A的結合係數k、輸出變壓器的自電感/互電感的合計設為L時，漏電感Le係以Le=(1-k)L表示。
(b)形態例2 形態例2的電感性負載係藉由和輸出變壓器17B的1次側作串聯連接的電感器Lf、及和輸出變壓器17B的2次側作並聯連接的電容器Cf所構成。
(c)形態例3 形態例3的電感性負載係藉由和輸出變壓器17C的1次側作串聯連接的電感器Lf、及和輸出變壓器17C的1次側作並聯連接的電容器Cf所構成。
(d)形態例4 形態例4的電感性負載係藉由和輸出變壓器17D的2次側作串聯連接的電感器Lf、及和輸出變壓器17D的2次側作並聯連接的電容器Cf所構成。
[藉由F級放大器所致之推挽構成的高頻放大器] 本發明之高頻放大器係形成為使用將彼此逆相的高頻訊號放大的2個放大器的推挽構成，可得高輸出、且失真小的輸出。F級放大器的推挽構成的2個放大器係透過輸出變壓器而連接於負載。以下示出在藉由F級放大器所致之推挽構成的高頻放大器中，適用前述之電感性負載的各形態的構成例。
(a)構成例1 圖4係顯示高頻放大器的構成例1。構成例1係適用前述之電感性負載的形態例1的構成。
構成例1的高頻放大器11A係具備：放大器12A、及阻抗調整部13A，放大器12A及阻抗調整部13A係藉由成對的構成，形成推挽電路。
放大器12A係具備：放大器12Aa、及放大器12Ab的2個放大器(LDMOS)。放大器12Aa及放大器12Ab係透過輸出變壓器17A的電感器，藉由直流電壓Vdc予以偏置，將彼此逆相的高頻訊號形成為閘極訊號來進行輸入，藉此以彼此逆相進行放大動作。放大器12A亦可為將放大器12Aa與放大器12Ab的2個放大器設在1個封裝體內的構成。
構成阻抗調整部13A的分布常數電路14A係具備：將偶數次高諧波短路的分布常數電路14Aa及分布常數電路14Ab的2個分布常數電路。分布常數電路14Aa及分布常數電路14Ab係藉由成對的構成，形成推挽電路，分別具備將偶數次高諧波短路的複數條開路殘段。在圖4所示之構成例1中，分布常數電路14Aa及分布常數電路14Ab係分別具備：將2次高諧波短路的線路長度為λ 2/4的開路殘段、將4次高諧波短路的線路長度為λ 4/4的開路殘段、及將8次高諧波短路的線路長度為λ 8/4的開路殘段的3條開路殘段。
構成阻抗調整部13A的集中常數電路15A係藉由輸出變壓器17A的漏電感、及和2次側線圈作並聯連接的電容器Cf所構成，形成將奇數次高諧波進行阻抗調整為高阻抗的電感性負載。
阻抗調整部13A的輸出端係透過整合電路18A而連接於負載16A。整合電路18A係對基本波進行整合的電路，藉由和輸出變壓器17A的2次側作串聯連接的電感器Lo、及對負載作並聯連接的電容器Co所構成。示出50ohm之例作為負載16A，惟為一例，並非為侷限於此者。
(b)構成例2 圖5係顯示高頻放大器的構成例2。構成例2係適用前述之電感性負載的形態例2的構成。
構成例2的高頻放大器11B係具備：放大器12B、及阻抗調整部13B，放大器12B及阻抗調整部13B係藉由成對的構成，形成推挽電路。
放大器12B係具備：放大器12Ba、及放大器12Bb的2個放大器(LDMOS)。放大器12Ba及放大器12Bb係透過輸出變壓器17B的電感器，藉由直流電壓Vdc予以偏置，且將彼此逆相的高頻訊號形成為閘極訊號來輸入，藉此以彼此逆相進行放大動作。放大器12B亦可為將放大器12Ba與放大器12Bb的2個放大器設置在1個封裝體內的構成。
構成阻抗調整部13B的分布常數電路14B係具備：將偶數次高諧波短路的分布常數電路14Ba及分布常數電路14Bb的2個分布常數電路。分布常數電路14Ba及分布常數電路14Bb係藉由成對的構成，形成推挽電路，分別具備將偶數次高諧波短路的複數條開路殘段。在圖5所示之構成例2中，分布常數電路14Ba及分布常數電路14Bb係分別具備：將2次高諧波短路的線路長度為λ 2/4的開路殘段、將4次高諧波短路的線路長度為λ 4/4的開路殘段、及將8次高諧波短路的線路長度為λ 8/4的開路殘段的3條開路殘段。
構成阻抗調整部13B的集中常數電路15B係藉由和輸出變壓器17B的1次側作串聯連接的電感器Lf、及和輸出變壓器17A的2次側作並聯連接的電容器Cf所構成，形成將奇數次高諧波進行阻抗調整為高阻抗的電感性負載。
阻抗調整部13B的輸出端係透過整合電路18B而連接於負載16B。整合電路18B係對基本波進行整合的電路，藉由和輸出變壓器17B的2次側作串聯連接的電感器Lo、及對負載作並聯連接的電容器Co所構成。示出50ohm之例作為負載16B，惟為一例，並非為侷限於此者。
(c)構成例3 圖6係顯示高頻放大器的構成例3。構成例3係適用前述之電感性負載的形態例3的構成。
構成例3的高頻放大器11C係具備：放大器12C、及阻抗調整部13C，放大器12C及阻抗調整部13C係藉由成對的構成，形成推挽電路。
放大器12C係具備：放大器12Ca、及放大器12Cb的2個放大器(LDMOS)。放大器12Ca、12Cb係透過輸出變壓器17C的電感器，藉由直流電壓Vdc予以偏置，將彼此逆相的高頻訊號形成為閘極訊號來輸入，藉此以彼此逆相進行放大動作。放大器12C亦可為將放大器12Ca及放大器12Cb的2個放大器設置在1個封裝體內的構成。
構成阻抗調整部13C的分布常數電路14C係具備：將偶數次高諧波短路的分布常數電路14Ca及分布常數電路14Cb的2個分布常數電路。分布常數電路14Ca及分布常數電路14Cb係藉由成對的構成，形成推挽電路，分別具備將偶數次高諧波短路的複數條開路殘段。在圖6所示之構成例3中，分布常數電路14Ca及分布常數電路14Cb係分別具備：將2次高諧波短路的線路長度為λ 2/4的開路殘段、將4次高諧波短路的線路長度為λ 4/4的開路殘段、及將8次高諧波短路的線路長度為λ 8/4的開路殘段的3條開路殘段。
構成阻抗調整部13C的集中常數電路15Ca係藉由和輸出變壓器17C的1次側作串聯連接的電感器Lf、及在輸出變壓器17C的1次側與接地端(GND)之間作並聯連接的電容器Cf所構成，形成將奇數次高諧波進行阻抗調整為高阻抗的電感性負載。此外，如圖6(b)所示，集中常數電路15Cb的電容器Cf亦可形成為對輸出變壓器17C的1次側線圈作並聯連接的構成。
輸出變壓器17C的2次側的輸出端係透過整合電路18C而連接於負載16C。整合電路18C係對基本波進行整合的電路，藉由作串聯連接的電感器Lo與作並聯連接的電容器Co所構成。示出50ohm之例作為負載16C，惟為一例，並非為侷限於此者。
(d)構成例4 圖7係顯示高頻放大器的構成例4。構成例4係適用前述之電感性負載的形態例4的構成。
構成例4的高頻放大器11D係具備：放大器12D、及阻抗調整部13D，放大器12D及阻抗調整部13D係藉由成對的構成，形成推挽電路。
放大器12D係具備：放大器12Da及放大器12Db的2個放大器(LDMOS)。放大器12Da、12Db係透過輸出變壓器17D的電感器，藉由直流電壓Vdc予以偏置，將彼此逆相的高頻訊號形成為閘極訊號來輸入，藉此以彼此逆相進行放大動作。放大器12D亦可為將放大器12Da與放大器12Db的2個放大器設置在1個封裝體內的構成。
構成阻抗調整部13D的分布常數電路14D係具備：將偶數次高諧波短路的分布常數電路14Da及分布常數電路14Db的2個分布常數電路。分布常數電路14Da及分布常數電路14Db係藉由成對的構成，形成推挽電路，分別具備將偶數次高諧波短路的複數條開路殘段。在圖7所示之構成例中，分布常數電路14Da及分布常數電路14Db係分別具備：將2次高諧波短路的線路長度為λ 2/4的開路殘段、將4次高諧波短路的線路長度為λ 4/4的開路殘段、及將8次高諧波短路的線路長度為λ 8/4的開路殘段的3條開路殘段。
構成阻抗調整部13D的集中常數電路15D係藉由和輸出變壓器17D的2次側作串聯連接的電感器Lf、及和2次側作並聯連接的電容器Cf所構成，形成將奇數次高諧波進行阻抗調整為高阻抗的電感性負載。
阻抗調整部13D的輸出端係透過整合電路18D而連接於負載16D。整合電路18D係對基本波進行整合的電路，藉由作串聯連接的電感器Lo、及對負載作並聯連接的電容器Co所構成。示出50ohm之例作為負載16D，惟為一例，並非為侷限於此者。
[藉由逆F級放大器所致之高頻放大器的構成例] 圖8(a)、(b)係顯示藉由逆F級放大器所致之高頻放大器的構成例(1C，1D)。構成例1C係藉由開路殘段進行3次高諧波的阻抗調整的構成，構成例1D係藉由集中常數電路進行3次高諧波的阻抗調整的構成。其中，圖中的Lda係表示直流電感，Cda係表示直流阻隔電容。
(a)逆F級放大器1C 在圖8(a)中，逆F級放大器1C係藉由放大器2、及阻抗調整部3C所構成。放大器2係將LDMOS的汲極電壓以直流電壓Vdc進行偏置，將所得的方形波狀的電流波形的高諧波成分在阻抗調整部3C除外之後，輸出至負載6。
阻抗調整部3C係藉由將對奇數次高諧波的阻抗短路而形成為零的分布常數電路4C；及將對偶數次高諧波的阻抗形成為高阻抗，且對基本波形成為預定的電感性負載的電容性負載的集中常數電路5C所構成。進行對於對從放大器2的輸出端到負載6側預計的高頻的阻抗滿足逆F級動作的阻抗條件的高諧波處理。
(a1)分布常數電路4C 分布常數電路4C係藉由開路殘段的傳送線路，將對奇數次高諧波的阻抗短路。開路殘段的一端為開放端，線路長度係奇數次高諧波的各波長λ n(n為奇數)的1/4波長的λ n/4。
若將開路殘段的線路長度形成為奇數次高諧波的波長λ n(n為奇數)的1/4波長，開路殘段的開放端的電壓波形係形成為波腹而成為開放狀態，成為與開路殘段的連接端的放大器2的輸出端A中的奇數次高諧波係成為短路狀態。
奇數次高諧波成分係愈為高次數愈小，因此，逆F級動作的阻抗條件的滿足係以有限個的奇數次高諧波即足夠。
例如，設為n=3、5、7時，藉由使用3次高諧波(頻率f 3)、5次高諧波(頻率f 5)、及7次高諧波(頻率f 7)所對應的線路長度L 3、L 5、L 7的3條開路殘段，3次高諧波、5次高諧波、7次高諧波的奇數次高諧波的阻抗係予以短路。
具有n次高諧波的線路長度L n的開路殘段係關於n次高諧波的奇數倍的高諧波，亦使阻抗短路，因此即使為限定個數的開路殘段，亦可實效上滿足逆F級動作的阻抗條件。
3次高諧波的開路殘段的線路長度L 3係波長λ 3的1/4波長λ 3/4，基本波的波長λ 1的1/4波長λ 1/4的3分之1長。 5次高諧波的開路殘段的線路長度L 5係波長λ 5的1/4波長λ 5/4，基本波的波長λ 1的1/4波長λ 1/4的5分之1長。 關於7次高諧波的開路殘段的線路長度L 7亦同，為基本波的波長λ 1的1/4波長λ 1/4的7分之1長。
具有n次高諧波的線路長度L n的開路殘段係關於n次高諧波的奇數倍的高諧波，亦使阻抗短路，因此即使為限定個數的開路殘段，亦可實效上滿足逆F級動作的阻抗條件。若利用奇數倍的高諧波的關係，可藉由3次高諧波的開路殘段，省略9次高諧波的開路殘段。藉此，藉由使用3次高諧波、5次高諧波、7次高諧波所對應的線路長度L 3、L 5、L 7的3條開路殘段，可將至3次高諧波、5次高諧波、7次高諧波、9次高諧波為止的奇數次高諧波的阻抗短路。
(a2)集中常數電路5C 集中常數電路5C為電容性負載，藉由對負載作串聯連接的電感器Lf、及作並聯連接的電容器Cf所構成，將對偶數次高諧波的阻抗形成為高阻抗，且對基本波係形成為預定的電感性負載。電容器Cf亦可如圖中虛線所示，串聯連接於輸出端A與接地端之間。
(b)逆F級放大器1D 在圖8(b)中，逆F級放大器1D係藉由放大器2、及阻抗調整部3D所構成。放大器2係將LDMOS的汲極電壓以直流電壓Vdc進行偏置，且將所得的方形波狀的電流波形所包含的高諧波成分在阻抗調整部3D除外之後，輸出至負載6。
在圖8(a)所示之逆F級放大器1C的構成例中，在分布常數電路4C中，將對3次高諧波、5次高諧波、及7次高諧波的阻抗在開路殘段的傳送線路短路。相對於此，在圖8(b)所示之逆F級放大器1D的構成例中，在逆F級放大器1C的構成例的分布常數電路4C所具備的傳送線路之中，關於對3次高諧波的阻抗，將開路殘段的傳送線路置換為集中常數電路，關於對剩下的5次高諧波、7次高諧波、及9次高諧波的阻抗，係與逆F級放大器1C的構成例同樣地，以開路殘段的傳送線路的分布常數電路4D所構成。放大器2係可形成為與逆F級放大器1C相同的構成。
(b1)阻抗調整部3D 在圖8(b)所示之逆F級放大器1D的構成例中，阻抗調整部3D係藉由關於對從輸出端A到負載6側預計的阻抗，將對奇數次高諧波(5次高諧波、7次高諧波、及9次高諧波)的阻抗短路而形成為零的分布常數電路4D；將對偶數次高諧波的阻抗開放而形成為高阻抗，且對基本波形成為預定的電感性負載的電容性負載5Da；及將對3次高諧波的阻抗短路的串聯共振電路5Db所構成，進行對於對從放大器2的輸出端A到負載6側預計的高頻的阻抗滿足逆F級動作的阻抗條件的高諧波處理。此時，電容性負載5Da及串聯共振電路5Db係構成集中常數電路5D。
(b2)分布常數電路4D 在將對奇數次高諧波的阻抗短路的開路殘段之中，線路長度最長的開路殘段係對3次高諧波者。分布常數電路4D係將逆F級放大器1C的分布常數電路4C所具備之對3次高諧波的開路殘段除外的構成，藉此省去線路長度長的開路殘段的長度而將電路尺寸小型化。
分布常數電路4D係與分布常數電路4C同樣地，藉由開路殘段的傳送線路，將對奇數次高諧波的阻抗短路。開路殘段的一端為開放端，線路長度係奇數次高諧波的各波長λ n(n為奇數)的1/4波長的λ n/4。分布常數電路4D並未具備有對3次高諧波的開路殘段，因此除了對5次高諧波、7次高諧波的開路殘段之外，具備在分布常數電路4C中所省略之對9次高諧波的開路殘段。
若將開路殘段的線路長度形成為奇數次高諧波的波長λ n(n為奇數)的1/4波長，開路殘段的開放端的電壓波形係形成為波腹而成為開放狀態，成為與開路殘段的連接端的放大器2的輸出端A中的奇數次高諧波係成為短路狀態。
(b3)集中常數電路5D 集中常數電路5D係具備：電容性負載5Da、及串聯共振電路5Db。電容性負載5Da係電容性負載，藉由對負載作串聯連接的電感器Lf、及作並聯連接的電容器Cf所構成，將對偶數次高諧波的阻抗形成為高阻抗，對基本波係形成為預定的電感性負載。
電容器Cf亦可如圖中虛線所示，串聯連接於輸出端A與接地端之間。串聯共振電路5Db係藉由電感器Lf3與電容器Cf3的串聯電路所構成，取代對3次高諧波的開路殘段的傳送線路而使用集中常數電路，將對頻率f 3的3次高諧波的阻抗短路。
逆F級放大器1D係藉由將線路長度長的開路殘段除外，達成電路尺寸的小型化。若基本波的頻率低，將對奇數次高諧波的阻抗短路的開路殘段的線路長度亦變長，因此關於更為高次的奇數次高諧波，亦取代線路長度長的開路殘段而置換為集中常數電路，藉此達成電路尺寸的小型化。
[電容性負載的形態例] 使用圖9，說明電容性負載的形態例1、2。圖9(a)~圖9(c)係表示形態例1，圖9(d)係表示形態例2。 (a)形態例1 形態例1的電容性負載係藉由對輸出變壓器17E的線圈作串聯連接的電感器Lf、及對輸出變壓器17E的1次側線圈作並聯連接的電容器Cf所構成。圖9(a)所示之例係電感器Lf對輸出變壓器17E的1次側線圈作串聯連接的構成例，圖9(b)所示之例係電感器Lf對輸出變壓器17E的2次側線圈作串聯連接的構成例。圖9(c)所示之例係電感器Lf對輸出變壓器17E的1次側線圈作串聯連接，且電容器Cf在1次側線圈的兩端分別連接於接地端的構成例。電感器Lf亦可利用變壓器的漏電電感器(leakage inductor)。 (b)形態例2 形態例2的電容性負載係在輸出變壓器17F的2次側，藉由對輸出變壓器17F的線圈作串聯連接的電感器Lf、及作並聯連接的電容器Cf所構成。圖9(d)係顯示形態例2。
[藉由逆F級放大器所致之推挽構成的高頻放大器] 本發明之高頻放大器係形成為在逆F級放大器中亦使用將彼此逆相的高頻訊號放大的2個放大器的推挽構成，可得高輸出且失真小的輸出。逆F級放大器的推挽構成的2個放大器係透過輸出變壓器而連接於負載。以下，在藉由逆F級放大器所致之推挽構成的高頻放大器中，示出適用前述之電感性負載的各形態的構成例。
(a)構成例5 圖10係顯示高頻放大器的構成例5。構成例5係適用電容性負載的形態例1的構成。其中，在此，電感器Lf係示出設在輸出變壓器17E的兩端的構成。
構成例5的高頻放大器11E係具備：放大器12E、及阻抗調整部13E，放大器12E及阻抗調整部13E係藉由形成為成對構成，形成推挽電路。
放大器12E係具備：放大器12Ea及放大器12Eb的2個放大器(LDMOS)。放大器12Ea、12Eb係透過輸出變壓器17E的1次側的電感器，藉由直流電壓Vdc予以偏置。放大器12Ea與放大器12E係被施加彼此逆相的高頻訊號作為閘極訊號，藉此以彼此逆相進行放大動作，且進行推挽動作。
阻抗調整部13E係具備：分布常數電路14E、及集中常數電路15E。分布常數電路14E係具備：將奇數次高諧波短路的分布常數電路14Ea及分布常數電路14Eb的2個分布常數電路。分布常數電路14Ea及分布常數電路14Eb係藉由成對的構成，形成推挽電路，分別具備將奇數次高諧波短路的複數條開路殘段。在圖10所示之構成例5中，分布常數電路14Ea及分布常數電路14Eb係分別具備：將3次高諧波短路的線路長度為λ 3/4的開路殘段、將5次高諧波短路的線路長度為λ 5/4的開路殘段、及將7次高諧波短路的線路長度為λ 7/4的開路殘段的3條開路殘段。
集中常數電路15E係藉由和輸出變壓器17E的1次側作串聯連接的電感器Lf、及作並聯連接的電容器Cf所構成，對基本波形成為預定的電感性負載，且形成對偶數次高諧波進行阻抗調整為高阻抗的電容性負載。
阻抗調整部13E的輸出端係透過整合電路18E而連接於負載16E。整合電路18E係對基本波進行整合的電路，藉由作串聯連接的電感器Lo、及作並聯連接的電容器Co所構成。示出50ohm之例作為負載16E，惟為一例，並非為侷限於此者。
(b)構成例6 圖11係顯示高頻放大器的構成例6。構成例6係適用電容性負載的形態例2的構成。
構成例6的高頻放大器11F係具備：放大器12F、及阻抗調整部13F，放大器12F及阻抗調整部13F係藉由形成為成對構成而形成推挽電路。高頻放大器11F的構成係除了構成電容性負載的集中常數電路15F的形態之外，與高頻放大器11E的構成相同。
放大器12F係具備：放大器12Fa、及放大器12Fb的2個放大器(LDMOS)。放大器12Fa、12Fb係透過輸出變壓器17F的1次側的電感器，藉由直流電壓Vdc予以偏置。放大器12Fa與放大器12Fb係被施加彼此逆相的高頻訊號作為閘極訊號，藉此以彼此逆相進行放大動作，且進行推挽動作。
阻抗調整部13F係具備：分布常數電路14F、及集中常數電路15F。分布常數電路14F係具備：將奇數次高諧波短路的分布常數電路14Fa及分布常數電路14Fb的2個分布常數電路。分布常數電路14Fa及分布常數電路14Fb係藉由成對的構成，形成推挽電路，分別具備將奇數次高諧波短路的複數條開路殘段。在圖11所示之構成例6中，分布常數電路14Fa及分布常數電路14Fb係分別具備：將3次高諧波短路的線路長度為λ 3/4的開路殘段、將5次高諧波短路的線路長度為λ 5/4的開路殘段、及將7次高諧波短路的線路長度為λ 7/4的開路殘段的3條開路殘段。
集中常數電路15F係藉由和輸出變壓器17F的2次側作串聯連接的電感器Lf、及作並聯連接的電容器Cf所構成，對基本波形成為預定的電感性負載，且形成對偶數次高諧波進行阻抗調整為高阻抗的電容性負載。
阻抗調整部13F的輸出端係透過整合電路18F而連接於負載16F。整合電路18F係對基本波進行整合的電路，藉由作串聯連接的電感器Lo、及作並聯連接的電容器Co所構成。示出50ohm作為負載16F之例，惟為一例，並非為侷限於此者。電感器Lf亦可形成為包含在電感器Lo的構成。
[高頻放大器的多層構造] 藉由多層構造的適用，構成本發明之高頻放大器，在構成多層構造的多層基板配置分布常數電路的傳送線路。可使用帶狀線(stripline)構造及微帶狀線構造作為多層構造。圖12係顯示多層基板的構成例。
(a)帶狀線構造 圖12(a)的多層基板係將上下面形成為GND層且在上下的GND層之間的內層夾著基板材的帶狀線構造，在內層配置傳送線路。在帶狀線構造中，波長縮短率vf(=1/√ε r)係取決於基板材的相對介電係數ε r，因此可藉由使用高介電質的基板材來縮短傳送線路的長度。在本發明之高頻放大器中，2次高諧波所使用的開路殘段的傳送線路TL2的線路長度最長，因此藉由將該傳送線路TL2配置在帶狀線構造的內層的基板材內，可有助於電路尺寸的小型化。
(b)微帶狀線構造 圖12(b)的多層基板係將背面作為GND層且在GND層的上層設有基板材的微帶狀線構造，在基板材內與基板上的表層亦即空氣層配置傳送線路。
在微帶狀線構造中，空氣層與基板的實效相對介電係數ε r’係基板材的相對介電係數ε r的0.6~0.8倍，因此相較於形成為帶狀線構造的情形，線路長度較長。另一方面，4次高諧波或8次高諧波所使用的開路殘段的傳送線路TL4、TL8係線路長度比2次高諧波的傳送線路TL為更短，因此在實效相對介電係數ε r’小的空氣層配置有傳送線路的微帶狀線構造中，傳送線路TL4、TL8的線路長度並不會有超過2次高諧波的傳送線路TL的線路長度的情形，對電路尺寸小型化的影響小。
(c)多層構造 圖12(c)係顯示將帶狀線構造與微帶狀線構造進行積層的多層構造。
在該多層構造中，藉由將在上面GND層與下面GND層之間夾著基板材，在基板材內配置有線路長度長的傳送線路TL2的帶狀線構造；及將帶狀線構造的上面GND層作為裏GND層，且在裏GND層上的基板材的上面配置有線路長度短的傳送線路TL4、TL8的微帶狀線構造進行積層而形成為多層。傳送線路TL2與傳送線路TL4、TL8係透過多層貫穿通孔而相連接。
其中，上述實施形態及變形例中的記述係本發明之寬頻RF電源的一例，本發明並非為限定於各實施形態者，可根據本發明之要旨作各種變形，並非為將該等從本發明之範圍中排除者。 [產業上可利用性]
本發明之高頻放大器係可適用於半導體製造裝置或液晶面板製造裝置等所使用的高頻電源(RF生成器)。
1,1a,1b:高頻放大器 1A,1B:F級放大器 1C:逆F級放大器 1D:逆F級放大器 2:放大器 3,3A,3B,3C,3D:阻抗調整部 4,4A,4B,4C,4D:分布常數電路 4a,4b:分布常數電路 5,5A,5B,5C,5D:集中常數電路 5Ba,5Bb:集中常數電路 5Da:電容性負載 5Db:串聯共振電路 5a:集中常數電路 5b:集中常數電路 6:負載 8:整合電路 11A,11B,11C,11D,11E,11F:高頻放大器 12A,12B,12C,12D,12E,12F:放大器 12Aa,12Ab:放大器 12Ba,12Bb:放大器 12Ca,12Cb:放大器 12Da,12Db:放大器 12Ea,12Eb:放大器 12Fa,12Fb:放大器 13A,13B,13C,13D,13E,13F:阻抗調整部 14A,14B,14C,14D,14E,14F:分布常數電路 14Aa,14Ab:分布常數電路 14Ba,14Bb:分布常數電路 14Ca,14Cb:分布常數電路 14Da,14Db:分布常數電路 14Ea,14Eb:分布常數電路 14Fa,14Fb:分布常數電路 15A,15B,15C,15D,15E,15F:集中常數電路 16A,16B,16C,16D,16E,16F:負載 17A,17B,17C,17D,17E,17F:輸出變壓器 18A,18B,18C,18D,18E,18F:整合電路 101A,101B:F級放大器 102A,102B:直流饋電電路 103A,103B:傳送線路 104A:並聯共振電路 104B:串聯共振電路 106A,106B:負載 TL,TL2,TL4,TL8:傳送線路
[圖1]係用以說明本發明之高頻放大器的概略構成的圖。 [圖2]係用以說明本發明之F級放大器的高頻放大器的圖。 [圖3]係顯示F級放大器的高頻放大器所具備的電感性負載的電路例的圖。 [圖4]係用以說明藉由推挽構成所致之F級放大器的高頻放大器的構成例的圖。 [圖5]係用以說明藉由推挽構成所致之F級放大器的高頻放大器的構成例的圖。 [圖6]係用以說明藉由推挽構成所致之F級放大器的高頻放大器的構成例的圖。 [圖7]係用以說明藉由推挽構成所致之F級放大器的高頻放大器的構成例的圖。 [圖8]係用以說明本發明之逆F級放大器的高頻放大器的圖。 [圖9]係顯示逆F級放大器的高頻放大器所具備的電容性負載的電路例的圖。 [圖10]係用以說明藉由推挽構成所致之逆F級放大器的高頻放大器的構成例的圖。 [圖11]係用以說明藉由推挽構成所致之逆F級放大器的高頻放大器的構成例的圖。 [圖12]係用以說明本發明之高頻放大器的多層構成的圖。 [圖13]係顯示習知的F級放大器的構成例的圖。
1,1a,1b:高頻放大器
2:放大器
3:阻抗調整部
4:分布常數電路
4a,4b:分布常數電路
5:集中常數電路
5a:集中常數電路
5b:集中常數電路
6:負載
8:整合電路

Claims (15)

  1. 一種高頻放大器，其係具備： 將高頻訊號放大的放大器；及 調整對於對從前述放大器側到負載側預計的高頻的阻抗的阻抗調整部， 前述阻抗調整部係具備：分布常數電路、及集中常數電路， 前述分布常數電路係具備：與高諧波共振的線路長度的傳送線路， 前述集中常數電路係具備：與前述分布常數電路的高諧波以外的高諧波、及基本波共振的共振電路。
  2. 如請求項1之高頻放大器，其中，前述分布常數電路的傳送線路係將偶數次高諧波進行阻抗調整為零阻抗的開路殘段， 前述集中常數電路的共振電路係將基本波及奇數次高諧波進行阻抗調整為高阻抗的電感性負載， 前述阻抗調整部係進行F級動作的阻抗調整。
  3. 如請求項2之高頻放大器，其中，前述電感性負載的共振電路係由連接於前述分布常數電路的輸出側的節點與負載的輸入側的節點之間的電感器；及連接於負載的輸入側的節點與接地端之間的電容器所構成。
  4. 如請求項2或3之高頻放大器，其中，前述集中常數電路係具備共振電路，來取代將2次高諧波進行阻抗調整為零阻抗的開路殘段。
  5. 如請求項1之高頻放大器，其中，前述分布常數電路的傳送線路係將奇數次高諧波進行阻抗調整為零阻抗的開路殘段， 前述集中常數電路係由將基本波形成為預定的電感性負載、且將偶數次高諧波形成為進行阻抗調整為高阻抗的電容性負載的電感器及電容器所構成的電路， 前述阻抗調整部係進行逆F級動作的阻抗調整。
  6. 如請求項5之高頻放大器，其中，前述電容性負載係由連接於前述分布常數電路的輸出側的節點與接地端之間的電容器、及連接於前述節點與負載的輸入側的節點之間的電感器所構成。
  7. 如請求項6之高頻放大器，其中，前述集中常數電路係具備電感器與電容器的串聯電路，來取代將3次高諧波進行阻抗調整為零阻抗的開路殘段。
  8. 如請求項2之高頻放大器，其中，藉由將彼此逆相的高頻訊號放大的2個前述放大器，構成推挽電路， 前述2個放大器係透過輸出變壓器而連接於負載， 在前述阻抗調整部中，前述電感性負載係藉由前述輸出變壓器的漏電感及2次側電容器所構成。
  9. 如請求項2之高頻放大器，其中，藉由將彼此逆相的高頻訊號放大的2個前述放大器，構成推挽電路， 前述2個放大器係透過輸出變壓器而連接於負載， 在前述阻抗調整部中，前述電感性負載係藉由和輸出變壓器的1次側作串聯連接的電感器、及和輸出變壓器的1次側或2次側作並聯連接的電容器所構成。
  10. 如請求項2之高頻放大器，其中，藉由將彼此逆相的高頻訊號放大的2個前述放大器，構成推挽電路， 前述2個放大器係透過輸出變壓器而連接於負載， 在前述阻抗調整部中，前述電感性負載係藉由和輸出變壓器的2次側作串聯連接的電感器、及和輸出變壓器的2次側作並聯連接的電容器所構成。
  11. 如請求項5之高頻放大器，其中，藉由將彼此逆相的高頻訊號放大的2個前述放大器，構成推挽電路， 前述2個放大器係透過輸出變壓器而連接於負載， 在前述阻抗調整部中，前述電容性負載係藉由和輸出變壓器的1次側或2次側作並聯連接的電容器、及作串聯連接的電感器所構成。
  12. 如請求項2或3之高頻放大器，其中，前述開路殘段係一端為開放端且具備各高諧波的1/4波長的線路長度的傳送線路。
  13. 如請求項5至7中任一項之高頻放大器，其中，前述開路殘段係一端為開放端且具備各高諧波的1/4波長的線路長度的傳送線路。
  14. 如請求項2之高頻放大器，其中，前述分布常數電路係由GND層及介電質的基板層的多層基板所構成， 在前述基板層內設置將2次高諧波進行阻抗調整為零阻抗的開路殘段。
  15. 如請求項5之高頻放大器，其中，前述分布常數電路係由GND層及介電質的基板層的多層基板所構成， 在前述基板層內設置將3次高諧波進行阻抗調整為零阻抗的開路殘段。
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