WO2012160810A1 - High-efficiency active circuit - Google Patents
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Definitions
- each of the above-described second harmonic processing circuits is composed of a line having an electrical length of less than 90 °. Therefore, the circuit can be reduced in size as compared with the conventional high-efficiency active circuit shown in FIG.
- the transistor 1 is connected to the distributed constant lines 4a and 4b having appropriate lengths via the wires 2a and 2b, and the impedance ZL is set to a desired value by the distributed constant lines 4a and 4b. can do.
- a fundamental wave matching circuit for setting the fundamental impedance to an appropriate value is appropriately connected to the outside of the high-efficiency active circuit of FIG. 1 (left side of the harmonic processing circuit 3a, right side of the harmonic processing circuit 3b). Is done.
Abstract
Harmonic processing circuits (3a, 3b), which improve the efficiency of a transistor (1), are constituted by connecting, in parallel, distributed lines (4a, 4b) with electrical lengths of less than 90° at the second harmonic frequency (2fo) of the operating frequency of the transistor (1), and a capacitive coupling line that is interdigitally intersected by open-circuited stubs (5a, 5b) with electrical lengths of less than 90° at the second harmonic frequency (2fo).
Description
この発明は、例えば、トランジスタなどの能動素子の動作効率を高める高調波処理回路が付加されている高効率能動回路に関するものである。
The present invention relates to a high-efficiency active circuit to which a harmonic processing circuit for increasing the operating efficiency of an active element such as a transistor is added, for example.
トランジスタなどの能動素子の動作効率を高める分布定数回路（高調波処理回路）が付加されている高効率能動回路では、分布定数回路として、高調波周波数で電気長が９０°（長さが１／４波長）である先端開放スタブが用いられているものがある（例えば、非特許文献１を参照）。
図４は非特許文献１に開示されている高効率能動回路を示す構成図である。 In a high-efficiency active circuit to which a distributed constant circuit (harmonic processing circuit) that increases the operating efficiency of an active element such as a transistor is added, the electrical length is 90 ° (length is 1 / Some have open-end stubs (4 wavelengths) (see, for example, Non-Patent Document 1).
FIG. 4 is a block diagram showing a high-efficiency active circuit disclosed inNon-Patent Document 1.
図４は非特許文献１に開示されている高効率能動回路を示す構成図である。 In a high-efficiency active circuit to which a distributed constant circuit (harmonic processing circuit) that increases the operating efficiency of an active element such as a transistor is added, the electrical length is 90 ° (length is 1 / Some have open-end stubs (4 wavelengths) (see, for example, Non-Patent Document 1).
FIG. 4 is a block diagram showing a high-efficiency active circuit disclosed in
図４の高効率能動回路は、能動素子であるトランジスタの基本次動作周波数ｆｏの２倍波周波数２ｆｏ及び３倍波周波数３ｆｏにおいて、トランジスタ側から見たインピーダンスＺＬを適切な値に設定するものであり、分布定数線路１００は、トランジスタの基本次動作周波数ｆｏで電気長がλ／４（λは波長）になり、２倍波周波数２ｆｏで電気長がλ／２になる。
また、先端開放スタブ１０１は、２倍波周波数２ｆｏで電気長がλ／４になり、先端開放スタブ１０２は、３倍波周波数３ｆｏで電気長がλ／４になる。
なお、１０３ａはトランジスタが接続される端子であり、１０３ｂは負荷が接続される出力側の端子である。 The high-efficiency active circuit of FIG. 4 sets the impedance ZL seen from the transistor side to an appropriate value at the second harmonic frequency 2fo and the third harmonic frequency 3fo of the basic next-order operating frequency fo of the transistor that is an active element. The distributedconstant line 100 has an electrical length of λ / 4 (λ is a wavelength) at the fundamental next operation frequency fo of the transistor, and an electrical length of λ / 2 at the second harmonic frequency 2fo.
Theopen end stub 101 has an electrical length of λ / 4 at the second harmonic frequency 2fo, and the open end stub 102 has an electrical length of λ / 4 at the third harmonic frequency 3fo.
103a is a terminal to which a transistor is connected, and 103b is an output side terminal to which a load is connected.
また、先端開放スタブ１０１は、２倍波周波数２ｆｏで電気長がλ／４になり、先端開放スタブ１０２は、３倍波周波数３ｆｏで電気長がλ／４になる。
なお、１０３ａはトランジスタが接続される端子であり、１０３ｂは負荷が接続される出力側の端子である。 The high-efficiency active circuit of FIG. 4 sets the impedance ZL seen from the transistor side to an appropriate value at the second harmonic frequency 2fo and the third harmonic frequency 3fo of the basic next-order operating frequency fo of the transistor that is an active element. The distributed
The
103a is a terminal to which a transistor is connected, and 103b is an output side terminal to which a load is connected.
図４の高効率能動回路では、トランジスタ側から出力側を見込んだインピーダンスＺＬの偶数次高調波成分を０（反射位相１８０°）、そのインピーダンスＺＬの奇数次高調波成分を無限大（反射位相０°）とするＦ級動作増幅器を実現することができる。
即ち、図４の高調波処理回路では、２倍波周波数２ｆｏ，３倍波周波数３ｆｏで電気長が９０°となる先端開放スタブ１０１，１０２を含んでいるため、その先端開放スタブ１０１と先端開放スタブ１０２の接続点における各高調波周波数のインピーダンスが０となり、電気的に短絡状態となる。 In the high-efficiency active circuit of FIG. 4, the even-order harmonic component of the impedance ZL looking from the transistor side to the output side is 0 (reflection phase 180 °), and the odd-order harmonic component of the impedance ZL is infinite (reflection phase 0). F) class F operational amplifier can be realized.
That is, the harmonic processing circuit of FIG. 4 includes the tip open stubs 101 and 102 having the electrical frequency of 90 ° at the second harmonic frequency 2fo and the third harmonic frequency 3fo. The impedance of each harmonic frequency at the connection point of the stub 102 becomes 0, and the circuit is electrically short-circuited.
即ち、図４の高調波処理回路では、２倍波周波数２ｆｏ，３倍波周波数３ｆｏで電気長が９０°となる先端開放スタブ１０１，１０２を含んでいるため、その先端開放スタブ１０１と先端開放スタブ１０２の接続点における各高調波周波数のインピーダンスが０となり、電気的に短絡状態となる。 In the high-efficiency active circuit of FIG. 4, the even-order harmonic component of the impedance ZL looking from the transistor side to the output side is 0 (reflection phase 180 °), and the odd-order harmonic component of the impedance ZL is infinite (reflection phase 0). F) class F operational amplifier can be realized.
That is, the harmonic processing circuit of FIG. 4 includes the tip
また、その接続点とトランジスタの接続端子１０３ａの間には、基本次動作周波数ｆｏで電気長が９０°の分布定数線路１００が接続されており、その偶数次高調波周波数では、その分布定数線路１００の電気長が１８０°の整数倍となるため、前述した電気的短絡状態がそのままトランジスタの接続端子１０３ａでも実現される。
しかし、奇数次高調波周波数では、その電気長が９０°の奇数倍となるため、そのインピーダンス変換機能によってトランジスタの出力端子は、インピーダンス無限大の電気的開放状態となる。
したがって、図４の高効率能動回路によって、Ｆ級動作増幅器が実現されることになる。 Further, a distributedconstant line 100 having a basic order operating frequency fo and an electrical length of 90 ° is connected between the connection point and the transistor connection terminal 103a. At the even harmonic frequency, the distributed constant line 100 is connected. Since the electrical length of 100 is an integral multiple of 180 °, the above-described electrical short-circuit state is also realized as it is at the connection terminal 103a of the transistor.
However, since the electrical length is an odd multiple of 90 ° at the odd-order harmonic frequency, the output terminal of the transistor is in an electrically open state with an infinite impedance due to the impedance conversion function.
Therefore, the class F operational amplifier is realized by the high efficiency active circuit of FIG.
しかし、奇数次高調波周波数では、その電気長が９０°の奇数倍となるため、そのインピーダンス変換機能によってトランジスタの出力端子は、インピーダンス無限大の電気的開放状態となる。
したがって、図４の高効率能動回路によって、Ｆ級動作増幅器が実現されることになる。 Further, a distributed
However, since the electrical length is an odd multiple of 90 ° at the odd-order harmonic frequency, the output terminal of the transistor is in an electrically open state with an infinite impedance due to the impedance conversion function.
Therefore, the class F operational amplifier is realized by the high efficiency active circuit of FIG.
従来の高効率能動回路は以上のように構成されているので、Ｆ級動作増幅器を実現することができるが、２倍波周波数２ｆｏで電気長がλ／４になる先端開放スタブ１０１と、３倍波周波数３ｆｏで電気長がλ／４になる先端開放スタブ１０２とを実装する必要があるため、回路の大型化を招く課題があった。
特に、高効率能動回路で２倍波処理回路を構成する場合、２倍波周波数２ｆｏで電気長がλ／４（基本波で電気長が１／８波長となり、決して無視できない長さ）の先端開放スタブ１０１が必要であり、とりわけ、並列配置された複数個のトランジスタと整合回路基板が小型なパッケージ内に収納されて構成される内部整合型の増幅器においては、上記の先端開放スタブ１０１を配置することが難しくなる。
たとえ、先端開放スタブ１０１を配置することができても、並列配置された各トランジスタの直近ではなく、各トランジスタから遠い箇所に配置される（各トランジスタから相当の長さの伝送線路で接続される箇所に配置される）ことになるため、その伝送線路に起因して高調波処理回路の周波数依存性が大きくなる「長線路効果」によって、能動素子であるトランジスタの高効率動作が見込める動作周波数帯域が狭帯域化されてしまう課題もあった。 Since the conventional high-efficiency active circuit is configured as described above, a class F operational amplifier can be realized. However, the open-ended stub 101 having an electrical length of λ / 4 at a second harmonic frequency of 2fo and 3 Since it is necessary to mount the open-end stub 102 having an electrical length of λ / 4 at a harmonic frequency of 3 fo, there is a problem that causes an increase in circuit size.
In particular, when a harmonic processing circuit is configured with a high-efficiency active circuit, the electrical length is λ / 4 (the fundamental wave has an electrical length of 1/8 wavelength and cannot be ignored) at the frequency of 2nd harmonic 2fo. Anopen stub 101 is required. In particular, in an internal matching type amplifier configured by arranging a plurality of transistors arranged in parallel and a matching circuit board in a small package, the above-described open end stub 101 is arranged. It becomes difficult to do.
Even if the open-ended stub 101 can be arranged, it is arranged not in the immediate vicinity of the transistors arranged in parallel but in a place far from each transistor (connected from each transistor by a transmission line having a considerable length). Operating frequency band in which high-efficiency operation of the active transistor can be expected due to the “long-line effect” that increases the frequency dependence of the harmonic processing circuit due to the transmission line. However, there is a problem that the bandwidth becomes narrow.
特に、高効率能動回路で２倍波処理回路を構成する場合、２倍波周波数２ｆｏで電気長がλ／４（基本波で電気長が１／８波長となり、決して無視できない長さ）の先端開放スタブ１０１が必要であり、とりわけ、並列配置された複数個のトランジスタと整合回路基板が小型なパッケージ内に収納されて構成される内部整合型の増幅器においては、上記の先端開放スタブ１０１を配置することが難しくなる。
たとえ、先端開放スタブ１０１を配置することができても、並列配置された各トランジスタの直近ではなく、各トランジスタから遠い箇所に配置される（各トランジスタから相当の長さの伝送線路で接続される箇所に配置される）ことになるため、その伝送線路に起因して高調波処理回路の周波数依存性が大きくなる「長線路効果」によって、能動素子であるトランジスタの高効率動作が見込める動作周波数帯域が狭帯域化されてしまう課題もあった。 Since the conventional high-efficiency active circuit is configured as described above, a class F operational amplifier can be realized. However, the open-
In particular, when a harmonic processing circuit is configured with a high-efficiency active circuit, the electrical length is λ / 4 (the fundamental wave has an electrical length of 1/8 wavelength and cannot be ignored) at the frequency of 2nd harmonic 2fo. An
Even if the open-
この発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、回路寸法の大型化を招くことなく、能動素子の動作効率を高めることができる高効率能動回路を得ることを目的とする。
The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to obtain a high-efficiency active circuit that can increase the operating efficiency of active elements without increasing the circuit size.
この発明に係る高効率能動回路は、能動素子の動作効率を高める高調波処理回路が、所定の高調波周波数で電気長が９０°未満の分布定数線路と、その高調波周波数で電気長が９０°未満の容量性結合線路とが並列に接続されることで構成されているものである。
In the high-efficiency active circuit according to the present invention, the harmonic processing circuit that increases the operating efficiency of the active element includes a distributed constant line having an electrical length of less than 90 ° at a predetermined harmonic frequency, and an electrical length of 90 at the harmonic frequency. It is configured by connecting a capacitive coupling line of less than 0 ° in parallel.
この発明によれば、能動素子の動作効率を高める高調波処理回路が、所定の高調波周波数で電気長が９０°未満の分布定数線路と、その高調波周波数で電気長が９０°未満の容量性結合線路とが並列に接続されることで構成されているので、回路寸法の大型化を招くことなく、能動素子の動作効率を高めることができる効果がある。
According to the present invention, a harmonic processing circuit that increases the operating efficiency of an active element includes a distributed constant line having an electrical length of less than 90 ° at a predetermined harmonic frequency, and a capacitance having an electrical length of less than 90 ° at the harmonic frequency. Since it is configured by being connected to the sexually coupled line in parallel, there is an effect that the operation efficiency of the active element can be increased without increasing the circuit size.
以下、この発明をより詳細に説明するために、この発明を実施するための形態について、添付の図面に従って説明する。
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１による高効率能動回路を示す構成図である。
図１では、高効率能動回路が高出力増幅器として動作するものを想定しているが、図１の高効率能動回路が発振器として動作するものであってもよい。
図１において、トランジスタ１は高調波処理回路３ａ，３ｂによって動作効率が高められる能動素子である。
この実施の形態１では、能動素子がトランジスタ１である例を説明するが、能動素子がトランジスタ１であるものに限るものではなく、例えば、ダイオードやＩＣなどの能動素子であってもよい。 Hereinafter, in order to explain the present invention in more detail, modes for carrying out the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
Embodiment 1 FIG.
1 is a block diagram showing a high-efficiency active circuit according toEmbodiment 1 of the present invention.
Although FIG. 1 assumes that the high-efficiency active circuit operates as a high-power amplifier, the high-efficiency active circuit of FIG. 1 may operate as an oscillator.
In FIG. 1, atransistor 1 is an active element whose operating efficiency is enhanced by the harmonic processing circuits 3a and 3b.
In the first embodiment, an example in which the active element is thetransistor 1 will be described. However, the active element is not limited to the transistor 1 and may be, for example, an active element such as a diode or an IC.
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１による高効率能動回路を示す構成図である。
図１では、高効率能動回路が高出力増幅器として動作するものを想定しているが、図１の高効率能動回路が発振器として動作するものであってもよい。
図１において、トランジスタ１は高調波処理回路３ａ，３ｂによって動作効率が高められる能動素子である。
この実施の形態１では、能動素子がトランジスタ１である例を説明するが、能動素子がトランジスタ１であるものに限るものではなく、例えば、ダイオードやＩＣなどの能動素子であってもよい。 Hereinafter, in order to explain the present invention in more detail, modes for carrying out the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
1 is a block diagram showing a high-efficiency active circuit according to
Although FIG. 1 assumes that the high-efficiency active circuit operates as a high-power amplifier, the high-efficiency active circuit of FIG. 1 may operate as an oscillator.
In FIG. 1, a
In the first embodiment, an example in which the active element is the
高調波処理回路３ａはワイヤ２ａによってトランジスタ１の入力側と接続されており、トランジスタ１の動作周波数の２倍波周波数２ｆｏ（所定の高調波周波数）で、その通過係数が０になる共振状態が発生するように設計されている２倍波処理回路である。
高調波処理回路３ａの分布定数線路４ａはトランジスタ１の動作周波数の２倍波周波数２ｆｏで電気長が９０°未満になる線路である。
高調波処理回路３ａの先端開放スタブ５ａはトランジスタ１の動作周波数の２倍波周波数２ｆｏで電気長が９０°未満になる容量性結合線路である。
図１の例では、先端開放スタブ５ａがインターデジタル型に交差されることで容量性結合線路が構成されている。 Theharmonic processing circuit 3a is connected to the input side of the transistor 1 by a wire 2a, and has a resonance state in which the pass coefficient is 0 at the second harmonic frequency 2fo (predetermined harmonic frequency) of the operating frequency of the transistor 1. A second harmonic processing circuit designed to be generated.
The distributedconstant line 4a of the harmonic processing circuit 3a is a line whose electrical length is less than 90 ° at the second harmonic frequency 2fo of the operating frequency of the transistor 1.
The open-ended stub 5a of the harmonic processing circuit 3a is a capacitive coupling line having an electrical length of less than 90 ° at a second harmonic frequency 2fo of the operating frequency of the transistor 1.
In the example of FIG. 1, the capacitively coupled line is configured by crossing the open-end stub 5a in an interdigital manner.
高調波処理回路３ａの分布定数線路４ａはトランジスタ１の動作周波数の２倍波周波数２ｆｏで電気長が９０°未満になる線路である。
高調波処理回路３ａの先端開放スタブ５ａはトランジスタ１の動作周波数の２倍波周波数２ｆｏで電気長が９０°未満になる容量性結合線路である。
図１の例では、先端開放スタブ５ａがインターデジタル型に交差されることで容量性結合線路が構成されている。 The
The distributed
The open-
In the example of FIG. 1, the capacitively coupled line is configured by crossing the open-
高調波処理回路３ｂはワイヤ２ｂによってトランジスタ１の出力側と接続されており、トランジスタ１の動作周波数の２倍波周波数２ｆｏで、その通過係数が０になる共振状態が発生するように設計されている２倍波処理回路である。
高調波処理回路３ｂの分布定数線路４ｂはトランジスタ１の動作周波数の２倍波周波数２ｆｏで電気長が９０°未満になる線路である。
高調波処理回路３ｂの先端開放スタブ５ｂはトランジスタ１の動作周波数の２倍波周波数２ｆｏで電気長が９０°未満になる容量性結合線路である。
図１の例では、先端開放スタブ５ｂがインターデジタル型に交差されることで容量性結合線路が構成されている。 Theharmonic processing circuit 3b is connected to the output side of the transistor 1 by a wire 2b, and is designed to generate a resonance state in which the pass coefficient is 0 at the second harmonic frequency 2fo of the operating frequency of the transistor 1. This is a second harmonic processing circuit.
The distributedconstant line 4b of the harmonic processing circuit 3b is a line whose electrical length is less than 90 ° at the second harmonic frequency 2fo of the operating frequency of the transistor 1.
The open-ended stub 5b of the harmonic processing circuit 3b is a capacitive coupling line having an electrical length of less than 90 ° at the second harmonic frequency 2fo of the operating frequency of the transistor 1.
In the example of FIG. 1, the capacitively coupled line is configured by crossing the open-end stub 5b in an interdigital manner.
高調波処理回路３ｂの分布定数線路４ｂはトランジスタ１の動作周波数の２倍波周波数２ｆｏで電気長が９０°未満になる線路である。
高調波処理回路３ｂの先端開放スタブ５ｂはトランジスタ１の動作周波数の２倍波周波数２ｆｏで電気長が９０°未満になる容量性結合線路である。
図１の例では、先端開放スタブ５ｂがインターデジタル型に交差されることで容量性結合線路が構成されている。 The
The distributed
The open-
In the example of FIG. 1, the capacitively coupled line is configured by crossing the open-
次に動作について説明する。
高調波処理回路３ａ，３ｂは、トランジスタ１の動作周波数の２倍波周波数２ｆｏで、その通過係数が０になる共振状態が発生するように設計されている２倍波処理回路である。
ここで、図２は高調波処理回路３ａ，３ｂの近似的な等価回路を示す説明図である。
以下、図２を参照しながら、高調波処理回路３ａ，３ｂの共振条件を説明する。 Next, the operation will be described.
The harmonic processing circuits 3a and 3b are second harmonic processing circuits designed to generate a resonance state in which the pass coefficient is 0 at the second harmonic frequency 2fo of the operating frequency of the transistor 1.
Here, FIG. 2 is an explanatory diagram showing an approximate equivalent circuit of the harmonic processing circuits 3a and 3b.
Hereinafter, the resonance conditions of the harmonic processing circuits 3a and 3b will be described with reference to FIG.
高調波処理回路３ａ，３ｂは、トランジスタ１の動作周波数の２倍波周波数２ｆｏで、その通過係数が０になる共振状態が発生するように設計されている２倍波処理回路である。
ここで、図２は高調波処理回路３ａ，３ｂの近似的な等価回路を示す説明図である。
以下、図２を参照しながら、高調波処理回路３ａ，３ｂの共振条件を説明する。 Next, the operation will be described.
The
Here, FIG. 2 is an explanatory diagram showing an approximate equivalent circuit of the
Hereinafter, the resonance conditions of the
図２において、高調波処理回路３ａ，３ｂは、特性インピーダンスがＺで、電気長がθの分布定数線路と、サセプタンスＢの容量性結合線路から構成されている。
トランジスタ１の動作周波数の２倍波周波数２ｆｏで、その通過係数が０になる条件は、下記の式（１）のようになる。
Ｚ・Ｂｓｉｎθ＝１ （１） In FIG. 2, the harmonic processing circuits 3a and 3b are composed of a distributed constant line having a characteristic impedance Z and an electrical length θ and a capacitive coupling line having a susceptance B.
The condition that the pass coefficient becomes 0 at the second harmonic frequency 2fo of the operating frequency of thetransistor 1 is expressed by the following equation (1).
Z · Bsinθ = 1 (1)
トランジスタ１の動作周波数の２倍波周波数２ｆｏで、その通過係数が０になる条件は、下記の式（１）のようになる。
Ｚ・Ｂｓｉｎθ＝１ （１） In FIG. 2, the
The condition that the pass coefficient becomes 0 at the second harmonic frequency 2fo of the operating frequency of the
Z · Bsinθ = 1 (1)
高調波処理回路３ａ，３ｂの一方の端子（図中、左側の端子）から、高調波処理回路３ａ，３ｂを見たときのインピーダンスＺＬは、他方の端子（図中、右側の端子）に接続される負荷に依らず、下記の式（２）が回路理論により導出される。
ＺＬ＝－ｊＺ／ｔａｎ（θ／２） （２）
したがって、容量性結合線路のサセプタンスＢを適切な正値に設定して、共振周波数（２倍波周波数）で９０°未満の電気長θを設定することで、ＺＬ＜０の容量性インピーダンスを呈する２倍波処理回路が得られる。 The impedance ZL when the harmonic processing circuits 3a and 3b are viewed from one terminal (the left terminal in the figure) of the harmonic processing circuits 3a and 3b is connected to the other terminal (the right terminal in the figure). Regardless of the load applied, the following equation (2) is derived by circuit theory.
ZL = −jZ / tan (θ / 2) (2)
Therefore, by setting the susceptance B of the capacitive coupling line to an appropriate positive value and setting an electrical length θ of less than 90 ° at the resonance frequency (second harmonic frequency), a capacitive impedance of ZL <0 is exhibited. A second harmonic processing circuit is obtained.
ＺＬ＝－ｊＺ／ｔａｎ（θ／２） （２）
したがって、容量性結合線路のサセプタンスＢを適切な正値に設定して、共振周波数（２倍波周波数）で９０°未満の電気長θを設定することで、ＺＬ＜０の容量性インピーダンスを呈する２倍波処理回路が得られる。 The impedance ZL when the
ZL = −jZ / tan (θ / 2) (2)
Therefore, by setting the susceptance B of the capacitive coupling line to an appropriate positive value and setting an electrical length θ of less than 90 ° at the resonance frequency (second harmonic frequency), a capacitive impedance of ZL <0 is exhibited. A second harmonic processing circuit is obtained.
なお、容量性結合線路は、その電気長θが９０°未満のときにＢ＞０となるため、上記の２倍波処理回路は、いずれも電気長９０°未満の線路から構成される。
そのため、図４に示す従来の高効率能動回路と比べて回路の小型化を図ることが可能となる。
この実施の形態１では、トランジスタ１がワイヤ２ａ，２ｂを介して適切な長さの分布定数線路４ａ，４ｂと接続されており、その分布定数線路４ａ，４ｂによってインピーダンスＺＬを所望の値に設定することができる。例えば、Ｆ級動作増幅器を実現する場合には、２倍波の出力側インピーダンスが０の電気的な短絡状態とすることができる。
なお、図１の高効率能動回路の外側には（高調波処理回路３ａの左側、高調波処理回路３ｂの右側）、基本波インピーダンスを適切な値に設定するための基本波整合回路が適宜接続される。 Since the capacitive coupling line has B> 0 when the electrical length θ is less than 90 °, each of the above-described second harmonic processing circuits is composed of a line having an electrical length of less than 90 °.
Therefore, the circuit can be reduced in size as compared with the conventional high-efficiency active circuit shown in FIG.
In the first embodiment, thetransistor 1 is connected to the distributed constant lines 4a and 4b having appropriate lengths via the wires 2a and 2b, and the impedance ZL is set to a desired value by the distributed constant lines 4a and 4b. can do. For example, in the case of realizing a class F operational amplifier, an electrical short-circuit state in which the output impedance of the second harmonic wave is 0 can be achieved.
In addition, a fundamental wave matching circuit for setting the fundamental impedance to an appropriate value is appropriately connected to the outside of the high-efficiency active circuit of FIG. 1 (left side of theharmonic processing circuit 3a, right side of the harmonic processing circuit 3b). Is done.
そのため、図４に示す従来の高効率能動回路と比べて回路の小型化を図ることが可能となる。
この実施の形態１では、トランジスタ１がワイヤ２ａ，２ｂを介して適切な長さの分布定数線路４ａ，４ｂと接続されており、その分布定数線路４ａ，４ｂによってインピーダンスＺＬを所望の値に設定することができる。例えば、Ｆ級動作増幅器を実現する場合には、２倍波の出力側インピーダンスが０の電気的な短絡状態とすることができる。
なお、図１の高効率能動回路の外側には（高調波処理回路３ａの左側、高調波処理回路３ｂの右側）、基本波インピーダンスを適切な値に設定するための基本波整合回路が適宜接続される。 Since the capacitive coupling line has B> 0 when the electrical length θ is less than 90 °, each of the above-described second harmonic processing circuits is composed of a line having an electrical length of less than 90 °.
Therefore, the circuit can be reduced in size as compared with the conventional high-efficiency active circuit shown in FIG.
In the first embodiment, the
In addition, a fundamental wave matching circuit for setting the fundamental impedance to an appropriate value is appropriately connected to the outside of the high-efficiency active circuit of FIG. 1 (left side of the
以上で明らかなように、この実施の形態１によれば、トランジスタ１の動作効率を高める高調波処理回路３ａ，３ｂが、トランジスタ１の動作周波数の２倍波周波数２ｆｏで電気長が９０°未満の分布定数線路４ａ，４ｂと、その２倍波周波数２ｆｏで電気長が９０°未満の先端開放スタブ５ａ，５ｂがインターデジタル型に交差されている容量性結合線路とが並列に接続されることで構成されているので、回路寸法の大型化を招くことなく、トランジスタ１の動作効率を高めることができる効果を奏する。
As is apparent from the above, according to the first embodiment, the harmonic processing circuits 3a and 3b that increase the operation efficiency of the transistor 1 have the electric frequency of less than 90 ° at the second harmonic frequency 2fo of the operation frequency of the transistor 1. The distributed constant lines 4a and 4b are connected in parallel to the capacitively coupled lines in which the open-ended stubs 5a and 5b having an electric length of less than 90 ° at the second harmonic frequency 2fo are crossed in an interdigital manner. Therefore, the operation efficiency of the transistor 1 can be improved without increasing the circuit size.
なお、この実施の形態１では、高調波処理回路３ａ，３ｂの容量性結合線路が、２倍波周波数２ｆｏで電気長が９０°未満の先端開放スタブ５ａ，５ｂから構成されているものを示したが、２倍波周波数２ｆｏで電気長が９０°未満の先端短絡スタブから高調波処理回路３ａ，３ｂの容量性結合線路が構成されていてもよく、同様の効果を奏することができる。
In the first embodiment, the capacitive coupling lines of the harmonic processing circuits 3a and 3b are configured by the open-ended stubs 5a and 5b having a second harmonic frequency of 2fo and an electrical length of less than 90 °. However, the capacitive coupling lines of the harmonic processing circuits 3a and 3b may be configured from the tip short-circuited stub having the second harmonic frequency 2fo and the electrical length of less than 90 °, and the same effect can be obtained.
また、この実施の形態１では、トランジスタ１の入力側に高調波処理回路３ａを接続し、トランジスタ１の出力側に高調波処理回路３ｂに接続しているものを示したが、トランジスタ１の動作効率は、主に出力側の基本波及び高調波のインピーダンスに依存しているため、少なくともトランジスタ１の出力側に高調波処理回路３ｂに接続していれば、トランジスタ１の入力側には、必ずしも高調波処理回路３ａを接続していなくてもよい。
ただし、トランジスタ１の動作効率は、トランジスタ１の入力側の高調波インピーダンスにも、ある程度依存していることが知られているため、入力側の高調波インピーダンスも併せて適切な値に設定することで、トランジスタ１の動作効率を更に向上させることができる。 In the first embodiment, theharmonic processing circuit 3a is connected to the input side of the transistor 1 and the harmonic processing circuit 3b is connected to the output side of the transistor 1, but the operation of the transistor 1 is shown. The efficiency mainly depends on the impedance of the fundamental wave and the harmonics on the output side. Therefore, if at least the output side of the transistor 1 is connected to the harmonic processing circuit 3b, the efficiency is not necessarily on the input side of the transistor 1. The harmonic processing circuit 3a may not be connected.
However, since it is known that the operating efficiency of thetransistor 1 also depends to some extent on the harmonic impedance on the input side of the transistor 1, the harmonic impedance on the input side should also be set to an appropriate value. Thus, the operation efficiency of the transistor 1 can be further improved.
ただし、トランジスタ１の動作効率は、トランジスタ１の入力側の高調波インピーダンスにも、ある程度依存していることが知られているため、入力側の高調波インピーダンスも併せて適切な値に設定することで、トランジスタ１の動作効率を更に向上させることができる。 In the first embodiment, the
However, since it is known that the operating efficiency of the
実施の形態２．
上記実施の形態１では、高調波処理回路３ａ，３ｂが、トランジスタ１の動作周波数の２倍波周波数２ｆｏで共振状態になる２倍波処理回路であるものを示したが、図３に示すように、トランジスタ１の動作周波数の３倍波以上の各次高調波周波数ｎｆｏ（ｎ＝３，４，５・・・）で共振状態になるｎ倍波処理回路６ａ，６ｂが、２倍波処理回路である高調波処理回路３ａ，３ｂと従続接続されていてもよい。 Embodiment 2. FIG.
In the first embodiment, the harmonic processing circuits 3a and 3b are shown as a second harmonic processing circuit that is in a resonance state at the second harmonic frequency 2fo of the operating frequency of the transistor 1, but as shown in FIG. In addition, n-th harmonic processing circuits 6a and 6b that are in a resonance state at respective harmonic frequencies nfo (n = 3, 4, 5,. It may be connected to the harmonic processing circuits 3a and 3b which are circuits.
上記実施の形態１では、高調波処理回路３ａ，３ｂが、トランジスタ１の動作周波数の２倍波周波数２ｆｏで共振状態になる２倍波処理回路であるものを示したが、図３に示すように、トランジスタ１の動作周波数の３倍波以上の各次高調波周波数ｎｆｏ（ｎ＝３，４，５・・・）で共振状態になるｎ倍波処理回路６ａ，６ｂが、２倍波処理回路である高調波処理回路３ａ，３ｂと従続接続されていてもよい。 Embodiment 2. FIG.
In the first embodiment, the
なお、本願発明はその発明の範囲内において、各実施の形態の自由な組み合わせ、あるいは各実施の形態の任意の構成要素の変形、もしくは各実施の形態において任意の構成要素の省略が可能である。
In the present invention, within the scope of the invention, any combination of the embodiments, any modification of any component in each embodiment, or omission of any component in each embodiment is possible. .
この発明に係る高効率能動回路は、２倍波周波数で電気長がλ／４になる先端開放スタブと、３倍波周波数で電気長がλ／４になる先端開放スタブを備え、解放寸法の大型化を招くことなく、能動素子の動作効率を高めることができるので、トランジスタなどの能動素子の動作効率を高める高調波処理回路が付加されている高効率能動回路に適用することができる。
The high-efficiency active circuit according to the present invention includes an open-ended stub having an electrical length of λ / 4 at a second harmonic frequency and an open-ended stub having an electrical length of λ / 4 at a third harmonic frequency. Since the operating efficiency of the active element can be increased without causing an increase in size, the present invention can be applied to a high-efficiency active circuit to which a harmonic processing circuit that increases the operating efficiency of an active element such as a transistor is added.
１ トランジスタ（能動素子）、２ａ，２ｂ ワイヤ、３ａ，３ｂ 高調波処理回路、４ａ，４ｂ 分布定数線路、５ａ，５ｂ 先端開放スタブ（容量性結合線路）、６ａ，６ｂ ｎ倍波処理回路、１００ 分布定数線路、１０１，１０２ 先端開放スタブ、１０３ａ，１０３ｂ 接続端子。
1 transistor (active element), 2a, 2b wire, 3a, 3b harmonic processing circuit, 4a, 4b distributed constant line, 5a, 5b open-ended stub (capacitive coupling line), 6a, 6b n harmonic processing circuit, 100 Distributed constant line, 101, 102, open end stub, 103a, 103b connection terminal.
Claims (8)
- 能動素子の動作効率を高める高調波処理回路が上記能動素子の出力側に接続されている高効率能動回路において、
上記高調波処理回路は、所定の高調波周波数で電気長が９０°未満の分布定数線路と、上記高調波周波数で電気長が９０°未満の容量性結合線路とが並列に接続されることで構成されていることを特徴とする高効率能動回路。 In a high-efficiency active circuit in which a harmonic processing circuit that increases the operating efficiency of the active element is connected to the output side of the active element,
The harmonic processing circuit is configured such that a distributed constant line having an electrical length of less than 90 ° at a predetermined harmonic frequency and a capacitive coupling line having an electrical length of less than 90 ° at the harmonic frequency are connected in parallel. A high-efficiency active circuit characterized by being configured. - 能動素子の動作効率を高める高調波処理回路が上記能動素子の出力側及び入力側に接続されている高効率能動回路において、
上記高調波処理回路は、所定の高調波周波数で電気長が９０°未満の分布定数線路と、上記高調波周波数で電気長が９０°未満の容量性結合線路とが並列に接続されることで構成されていることを特徴とする高効率能動回路。 In a high-efficiency active circuit in which a harmonic processing circuit that increases the operating efficiency of the active element is connected to the output side and the input side of the active element,
The harmonic processing circuit is configured such that a distributed constant line having an electrical length of less than 90 ° at a predetermined harmonic frequency and a capacitive coupling line having an electrical length of less than 90 ° at the harmonic frequency are connected in parallel. A high-efficiency active circuit characterized by being configured. - 容量性結合線路は、所定の高調波周波数で電気長が９０°未満の先端開放スタブ又は先端短絡スタブがインターデジタル型に交差されることで構成されていることを特徴とする請求項１記載の高効率能動回路。 The capacitively coupled line is configured by crossing an open end stub or a short end stub having an electrical length of less than 90 ° at a predetermined harmonic frequency in an interdigital manner. High efficiency active circuit.
- 容量性結合線路は、所定の高調波周波数で電気長が９０°未満の先端開放スタブ又は先端短絡スタブがインターデジタル型に交差されることで構成されていることを特徴とする請求項２記載の高効率能動回路。 3. The capacitive coupling line is configured by crossing an open end stub or a short end stub having an electrical length of less than 90 ° at a predetermined harmonic frequency in an interdigital manner. High efficiency active circuit.
- 高調波処理回路は、能動素子の動作周波数の２倍波周波数で共振状態になる２倍波処理回路であることを特徴とする請求項１記載の高効率能動回路。 2. The high-efficiency active circuit according to claim 1, wherein the harmonic processing circuit is a second harmonic processing circuit that is in a resonance state at a second harmonic frequency of the operating frequency of the active element.
- 高調波処理回路は、能動素子の動作周波数の２倍波周波数で共振状態になる２倍波処理回路であることを特徴とする請求項２記載の高効率能動回路。 3. The high-efficiency active circuit according to claim 2, wherein the harmonic processing circuit is a second harmonic processing circuit that is in a resonance state at a second harmonic frequency of the operating frequency of the active element.
- 能動素子の動作周波数の３倍波以上の各次高調波周波数で共振状態になるｎ倍波処理回路が、２倍波処理回路と従続接続されていることを特徴とする請求項５記載の高効率能動回路。 6. The n-th harmonic processing circuit that is in a resonance state at each harmonic frequency equal to or higher than the third harmonic of the operating frequency of the active element is connected to the second-harmonic processing circuit in a continuation manner. High efficiency active circuit.
- 能動素子の動作周波数の３倍波以上の各次高調波周波数で共振状態になるｎ倍波処理回路が、２倍波処理回路と従続接続されていることを特徴とする請求項６記載の高効率能動回路。 7. The n-th harmonic processing circuit that is in a resonance state at each harmonic frequency equal to or higher than the third harmonic of the operating frequency of the active element is connected to the second-harmonic processing circuit in a continuous manner. High efficiency active circuit.
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