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公開番号2024063535
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-05-13
出願番号2022171580
出願日2022-10-26
発明の名称増幅器
出願人住友電気工業株式会社
代理人個人
主分類H03F 1/02 20060101AFI20240502BHJP(基本電子回路)
要約【課題】所望の特性を有する増幅器を提供する。
【解決手段】増幅器100は、第1信号を増幅する第1アンプ10と、第1端が第1アンプの出力ノードに電気的に接続され、第2端が第1中間ノードに電気的に接続された第1整合回路32と、第1端が第1中間ノードに電気的に接続され、第2端が第1出力ノードに電気的に接続された第1伝送線路と、を備え、動作帯域の中心周波数において、第1出力ノードNo1から第1伝送線路を見たインピーダンスZo1の第1リアクタンス成分は、第1中間ノードNm1から第1整合回路をみたインピーダンスZm1の第2リアクタンス成分より小さく、中心周波数において、第1伝送線路の第1特性インピーダンスは、第1整合回路の第1端および第2端を基準インピーダンスに終端したとき、第2端から第1整合回路を見た第1インピーダンスの絶対値の0.5倍以上かつ2倍以下である。
【選択図】図2
特許請求の範囲【請求項１】
第１信号を増幅する第１アンプと、
第１端が前記第１アンプの出力ノードに電気的に接続され、第２端が第１中間ノードに電気的に接続された第１整合回路と、
第１端が前記第１中間ノードに電気的に接続され、第２端が第１出力ノードに電気的に接続された第１伝送線路と、
を備え、
動作帯域の中心周波数において、前記第１出力ノードから前記第１伝送線路を見たインピーダンスの第１リアクタンス成分は、前記第１中間ノードから前記第１整合回路をみたインピーダンスの第２リアクタンス成分より小さく、
前記中心周波数において、前記第１伝送線路の第１特性インピーダンスは、前記第１整合回路の前記第１端および前記第２端を基準インピーダンスに終端したとき、前記第２端から前記第１整合回路を見た第１インピーダンスの絶対値の０．５倍以上かつ２倍以下である増幅器。
続きを表示（約 1,500 文字）【請求項２】
前記第１リアクタンス成分は、前記第２リアクタンス成分の０．５倍以下である請求項１に記載の増幅器。
【請求項３】
前記第１特性インピーダンスは、前記第１インピーダンスの絶対値の０．８倍以上かつ１．２５倍以下である請求項１または請求項２に記載の増幅器。
【請求項４】
第２信号を増幅する第２アンプと、
第１端が前記第２アンプの出力ノードに電気的に接続され、第２端が第２中間ノードに電気的に接続された第２整合回路と、
第１端が前記第２中間ノードに電気的に接続され、第２端が第２出力ノードに電気的に接続された第２伝送線路と、
前記第１出力ノードに出力される増幅された第１信号と、前記第２出力ノードに出力される増幅された第２信号と、を合成し、合成された信号を出力信号として出力する合成器と、
を備え、
前記中心周波数において、前記第２出力ノードから前記第２伝送線路を見たインピーダンスの第３リアクタンス成分は、前記第２中間ノードから前記第２整合回路をみたインピーダンスの第４リアクタンス成分より小さく、
前記中心周波数において、前記第２伝送線路の第２特性インピーダンスは、前記第２整合回路の前記第１端および前記第２端を基準インピーダンスに終端したとき、前記第２端から前記第２整合回路を見た第２インピーダンスの絶対値の０．５倍以上かつ２倍以下である請求項１に記載の増幅器。
【請求項５】
入力する入力信号に基づき、前記第１信号および第２信号のアウトフェージング角を変化させ、前記第１アンプに前記アウトフェージング角を変化させた第１信号を出力し、前記第２アンプに前記アウトフェージング角を変化させた第２信号を出力する信号処理器を備え、
前記増幅器はアウトフェージング増幅器である請求項４に記載の増幅器。
【請求項６】
前記アウトフェージング角が最大値と最小値との間の少なくとも１つの値のとき、前記第１リアクタンス成分は前記第２リアクタンス成分より小さく、前記第３リアクタンス成分は前記第４リアクタンス成分より小さい請求項５に記載の増幅器。
【請求項７】
前記アウトフェージング角が最小値のとき、前記第１リアクタンス成分は前記第２リアクタンス成分より小さく、前記第３リアクタンス成分は前記第４リアクタンス成分より小さく、
前記アウトフェージング角が最大値のとき、前記第１リアクタンス成分は前記第２リアクタンス成分より小さく、前記第３リアクタンス成分は前記第４リアクタンス成分より小さい請求項５に記載の増幅器。
【請求項８】
入力信号を前記第１信号と前記第２信号に分配する分配器を備え、
前記第１アンプはキャリアアンプであり、前記第２アンプは、ピークアンプであり、前記増幅器はドハティ増幅器である請求項４に記載の増幅器。
【請求項９】
前記第１リアクタンス成分は、前記第２リアクタンス成分の１／２以下であり、
前記第３リアクタンス成分は、前記第４リアクタンス成分の１／２以下である請求項４から請求項８のいずれか一項に記載の増幅器。
【請求項１０】
前記第１特性インピーダンスは、前記第１インピーダンスの絶対値の０．８倍以上かつ１．２５倍以下であり、
前記第２特性インピーダンスは、前記第２インピーダンスの絶対値の０．８倍以上かつ１．２５倍以下である請求項４から請求項８のいずれか一項に記載の増幅器。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、増幅器に関する。
続きを表示（約 3,500 文字）【背景技術】
【０００２】
マイクロ波等の高周波信号を増幅する増幅器では、アンプと出力端子との間に整合回路を設ける。整合回路は、出力端子に接続される負荷を所望のインピーダンスに整合させる。すなわち、出力端子に負荷が接続されているとき、アンプから整合回路をみると、アンプの性能が発揮できるインピーダンスとなる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
国際公開第２０１５／０９３０２１号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、整合回路の設計は難しく、出力端子から整合回路を見たリアクタンス成分が大きい場合、増幅器の帯域が狭くなるなど所望の特性が得られなくなってしまう。
【０００５】
本開示は、上記課題に鑑みなされたものであり、所望の特性を有する増幅器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本開示の一実施形態は、第１信号を増幅する第１アンプと、第１端が前記第１アンプの出力ノードに電気的に接続され、第２端が第１中間ノードに電気的に接続された第１整合回路と、第１端が前記第１中間ノードに電気的に接続され、第２端が第１出力ノードに電気的に接続された第１伝送線路と、を備え、動作帯域の中心周波数において、前記第１出力ノードから前記第１伝送線路を見たインピーダンスの第１リアクタンス成分は、前記第１中間ノードから前記第１整合回路をみたインピーダンスの第２リアクタンス成分より小さく、前記中心周波数において、前記第１伝送線路の第１特性インピーダンスは、前記第１整合回路の前記第１端および前記第２端を基準インピーダンスに終端したとき、前記第２端から前記第１整合回路を見た第１インピーダンスの絶対値の０．５倍以上かつ２倍以下である増幅器である。
【発明の効果】
【０００７】
本開示によれば、所望の特性を有する増幅器を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
図１は、実施例１に係る増幅器のブロック図である。
図２は、実施例１に係る増幅器のブロック図である。
図３は、実施例１における出力電力のベクトルの模式図である。
図４は、実施例１における出力電力のベクトルの模式図である。
図５は、比較例１に係る増幅器のブロック図である。
図６は、実施例１における整合回路およびオフセット線路の設計方法を示すフローチャートである。
図７は、ロードプル測定システムを示すブロック図である。
図８は、ロードプルチューナが変化させるインピーダンスＺａ１を示すスミスチャートである。
図９は、インピーダンスＺｓａｔおよびＺｂｏの例を示すスミスチャートである。
図１０は、整合回路をシミュレーションするときの回路図である。
図１１は、整合回路のインピーダンスの絶対値をシミュレーションするときの回路図である。
図１２は、オフセット線路をシミュレーションするときの回路図である。
図１３は、整合回路およびオフセット線路の設計後のインピーダンスＺｏ１を示すスミスチャートである。
図１４は、実施例１における出力電力に対するドレイン効率を示す図である。
図１５は、実施例２に係る増幅器のブロック図である。
図１６は、実施例３に係る増幅器のブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
［本開示の実施形態の説明］
最初に本開示の実施形態の内容を列記して説明する。
（１）本開示の一実施形態は、第１信号を増幅する第１アンプと、第１端が前記第１アンプの出力ノードに電気的に接続され、第２端が第１中間ノードに電気的に接続された第１整合回路と、第１端が前記第１中間ノードに電気的に接続され、第２端が第１出力ノードに電気的に接続された第１伝送線路と、を備え、動作帯域の中心周波数において、前記第１出力ノードから前記第１伝送線路を見たインピーダンスの第１リアクタンス成分は、前記第１中間ノードから前記第１整合回路をみたインピーダンスの第２リアクタンス成分より小さく、前記中心周波数において、前記第１伝送線路の第１特性インピーダンスは、前記第１整合回路の前記第１端および前記第２端を基準インピーダンスに終端したとき、前記第２端から前記第１整合回路を見た第１インピーダンスの絶対値の０．５倍以上かつ２倍以下である増幅器である。これにより、所望の特性を有する増幅器を提供することができる。
（２）上記（１）において、前記第１リアクタンス成分は、前記第２リアクタンス成分の０．５倍以下である。
（３）上記（１）または（２）において、前記第１特性インピーダンスは、前記第１インピーダンスの絶対値の０．８倍以上かつ１．２５倍以下である。
（４）上記（１）において、第２信号を増幅する第２アンプと、第１端が前記第２アンプの出力ノードに電気的に接続され、第２端が第２中間ノードに電気的に接続された第２整合回路と、第１端が前記第２中間ノードに電気的に接続され、第２端が第２出力ノードに電気的に接続された第２伝送線路と、前記第１出力ノードに出力される増幅された第１信号と、前記第２出力ノードに出力される増幅された第２信号と、を合成し、合成された信号を出力信号として出力する合成器と、を備え、前記中心周波数において、前記第２出力ノードから前記第２伝送線路を見たインピーダンスの第３リアクタンス成分は、前記第２中間ノードから前記第２整合回路をみたインピーダンスの第４リアクタンス成分より小さく、前記中心周波数において、前記第２伝送線路の第２特性インピーダンスは、前記第２整合回路の前記第１端および前記第２端を基準インピーダンスに終端したとき、前記第２端から前記第２整合回路を見た第２インピーダンスの絶対値の０．５倍以上かつ２倍以下である。
（５）上記（４）において、入力する入力信号に基づき、前記第１信号および第２信号のアウトフェージング角を変化させ、前記第１アンプに前記アウトフェージング角を変化させた第１信号を出力し、前記第２アンプに前記アウトフェージング角を変化させた第２信号を出力する信号処理器を備え、前記増幅器はアウトフェージング増幅器である。
（６）上記（５）において、前記アウトフェージング角が最大値と最小値との間の少なくとも１つの値のとき、前記第１リアクタンス成分は前記第２リアクタンス成分より小さく、前記第３リアクタンス成分は前記第４リアクタンス成分より小さい。
（７）上記（５）において、前記アウトフェージング角が最小値のとき、前記第１リアクタンス成分は前記第２リアクタンス成分より小さく、前記第３リアクタンス成分は前記第４リアクタンス成分より小さく、前記アウトフェージング角が最大値のとき、前記第１リアクタンス成分は前記第２リアクタンス成分より小さく、前記第３リアクタンス成分は前記第４リアクタンス成分より小さい。
（８）上記（４）において、入力信号を前記第１信号と前記第２信号に分配する分配器を備え、前記第１アンプはキャリアアンプであり、前記第２アンプは、ピークアンプであり、前記増幅器はドハティ増幅器である。
（９）上記（４)から（８）のいずれかにおいて、前記第１リアクタンス成分は、前記第２リアクタンス成分の１／２以下であり、前記第３リアクタンス成分は、前記第４リアクタンス成分の１／２以下である。
（１０）上記（４）から（８）のいずれかにおいて、前記第１特性インピーダンスは、前記第１インピーダンスの絶対値の０．８倍以上かつ１．２５倍以下であり、前記第２特性インピーダンスは、前記第２インピーダンスの絶対値の０．８倍以上かつ１．２５倍以下である。
【００１０】
［本開示の実施形態の詳細］
本開示の実施形態にかかる増幅器の具体例を、以下に図面を参照しつつ説明する。なお、本開示はこれらの例示に限定されるものではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
（【００１１】以降は省略されています）

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