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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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