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公開番号2024160580
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-11-14
出願番号2023075737
出願日2023-05-01
発明の名称増幅回路
出願人住友電気工業株式会社
代理人弁理士法人片山特許事務所
主分類H03F 1/02 20060101AFI20241107BHJP(基本電子回路)
要約【課題】広帯域化することが可能な増幅回路を提供する。
【解決手段】増幅回路100は、入力信号Siを第1信号Si1と第2信号Si2とに分配する第1分配器18と、第1信号を増幅し、増幅した信号を第3信号So1として出力するコントロールアンプ10と、第2信号を増幅し、増幅した信号を第4信号So2として出力する補助アンプ11と、第3信号を用いて補助アンプの負荷を変調し、第3信号と第4信号とを合成し、合成した信号を出力信号として出力する負荷変調回路15cと、左手系線路を含むスタブと、を備え、動作帯域中のいずれかの周波数を基本波として、ノードからスタブを見たインピーダンスをスミスチャート上に表したとき、2倍波におけるインピーダンスがショートである第1箇所に位置し、3倍波におけるインピーダンスは、第1箇所から時計回りに回転し、インピーダンスがオープンである第2箇所より小さく回転した箇所に位置する。
【選択図】図19
特許請求の範囲【請求項１】
入力信号を第１信号と第２信号とに分配する第１分配器と、
前記第１信号を増幅し、増幅した信号を第３信号として出力するコントロールアンプと、
前記第２信号を増幅し、増幅した信号を第４信号として出力する補助アンプと、
前記第３信号を用いて前記補助アンプの負荷を変調し、前記第３信号と前記第４信号とを合成し、合成した信号を出力信号として出力する負荷変調回路と、
前記コントロールアンプと、前記負荷変調回路とを接続する第１線路と、前記補助アンプと前記負荷変調回路とを接続する第２線路と、の少なくとも１つの線路内におけるノードに端が接続され、左手系線路を含むスタブと、
を備え、
動作帯域中のいずれかの周波数を基本波として、前記ノードから前記スタブを見たインピーダンスをスミスチャート上に表したとき、２倍波におけるインピーダンスがショートである第１箇所に位置し、３倍波におけるインピーダンスは、前記第１箇所から時計回りに回転し、インピーダンスがオープンである第２箇所より小さく回転した箇所に位置する増幅回路。
続きを表示（約 1,400 文字）【請求項２】
前記ノードから前記スタブを見たインピーダンスをスミスチャート上に表したとき、４倍波のインピーダンスは前記第１箇所から時計回りに回転し、前記第２箇所、または前記第２箇所より小さく回転した箇所に位置する請求項１に記載の増幅回路。
【請求項３】
前記ノードから前記スタブを見たインピーダンスをスミスチャート上に表したとき、前記基本波のインピーダンスは前記第１箇所から反時計回りに回転し、前記第２箇所に位置する請求項１または２に記載の増幅回路。
【請求項４】
前記ノードから前記スタブを見たインピーダンスをスミスチャート上に表したとき、前記基本波のインピーダンスは前記第１箇所から反時計回りに回転し、前記第２箇所より大きく回転した箇所に位置する請求項１または請求項２に記載の増幅回路。
【請求項５】
前記ノードは、前記第２線路内に設けられている請求項１または請求項２に記載の増幅回路。
【請求項６】
前記第２線路に、インピーダンスを整合させる整合回路は設けられていない請求項５に記載の増幅回路。
【請求項７】
前記第２信号を、第５信号と、前記第５信号より位相が９０°遅れた第６信号と、に分配する第２分配器を備え、
前記補助アンプは、前記第５信号を増幅し、増幅した信号を第７信号として出力する第１アンプと、前記第６信号を増幅し、増幅した信号を第８信号として出力する第２アンプと、を含み、
前記負荷変調回路は、前記第７信号が入力する第１端と、前記第８信号が入力する第２端と、前記第２端の対角に位置し前記第３信号が入力する第３端と、前記第１端の対角に位置し前記出力信号を出力する第４端と、を備えるハイブリッドカプラを含む請求項１または請求項２に記載の増幅回路。
【請求項８】
前記負荷変調回路は、前記第4信号が入力する第１端と、前記第３信号が入力する第２端と、前記出力信号が出力する第３端と、を備え、前記第１端に入力した信号を前記第３端に通過させ前記第２端に通過させず、前記第２端に入力した信号を前記第１端に通過させ前記第３端に通過させない請求項１または請求項２に記載の増幅回路。
【請求項９】
前記左手系線路は、
前記ノードと前記スタブの先端との間に直列接続された第１キャパシタとシャント接続された第１インダクタとを含む第１セルと、
前記第１セルと前記スタブの先端との間に直列接続された第２キャパシタとシャント接続された第２インダクタとを含む第２セルと、
を備える請求項１または請求項２に記載の増幅回路。
【請求項１０】
前記左手系線路は、
前記ノードと前記スタブの先端との間に直列接続された第１キャパシタとシャント接続された第１インダクタとを含む第１セルと、
前記第１セルと前記スタブの先端との間に直列接続された第２キャパシタとシャント接続された第２インダクタとを含む第２セルと、
前記第２セルと前記スタブの先端との間に直列接続された第３キャパシタとシャント接続された第３インダクタとを含む第３セルと、
を備える請求項１または請求項２に記載の増幅回路。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、増幅回路に関する。
続きを表示（約 4,600 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回路のインピーダンス整合回路等に左手系線を用いることが知られている（例えば特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特表２０１２－５１８３７３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
増幅回路では、動作帯域の広帯域化が求められている。例えば、負荷変調型の増幅器では、動作帯域の広帯域化が可能となる。しかしながら、動作帯域の２倍波を処理する高調波処理回路の広帯域化が難しく、増幅回路の広帯域化が難しい。
【０００５】
本開示は、上記課題に鑑みなされたものであり、広帯域化することが可能な増幅回路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、入力信号を第１信号と第２信号とに分配する第１分配器と、前記第１信号を増幅し、増幅した信号を第３信号として出力するコントロールアンプと、前記第２信号を増幅し、増幅した信号を第４信号として出力する補助アンプと、前記第３信号を用いて前記補助アンプの負荷を変調し、前記第３信号と前記第４信号とを合成し、合成した信号を出力信号として出力する負荷変調回路と、前記コントロールアンプと、前記負荷変調回路とを接続する第１線路と、前記補助アンプと前記負荷変調回路とを接続する第２線路と、の少なくとも１つの線路内におけるノードに端が接続され、左手系線路を含むスタブと、を備え、動作帯域中のいずれかの周波数を基本波として、前記ノードから前記スタブを見たインピーダンスをスミスチャート上に表したとき、２倍波におけるインピーダンスがショートである第１箇所に位置し、３倍波におけるインピーダンスは、前記第１箇所から時計回りに回転し、インピーダンスがオープンである第２箇所より小さく回転した箇所に位置する増幅回路である。
【０００７】
本開示の一実施形態は、入力信号を増幅して増幅された信号を出力端子に出力するアンプと、前記アンプと前記出力端子との間の線路内のノードに端が接続され、左手系線路を含むスタブと、を備え、動作帯域中のいずれかの周波数を基本波として、前記ノードから前記スタブを見たインピーダンスをスミスチャート上に表したとき、２倍波におけるインピーダンスがショートである第１箇所に位置し、３倍波におけるインピーダンスは、前記第１箇所から時計回りに回転し、インピーダンスがオープンである第２箇所より小さく回転した箇所に位置する増幅回路である。
【発明の効果】
【０００８】
本開示によれば、広帯域化することが可能な増幅回路を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
図１は、実施例１に係る増幅回路の回路図である。
図２は、実施例１におけるハイブリッドカプラの回路の例を示す回路図である。
図３は、比較例１に係る増幅回路の回路図である。
図４は、実施例１における高調波処理回路の例を示す回路図である。
図５は、右手系のλ／４オープンスタブおよびλ／８ショートスタブにおける位相に対する周波数を示す図である。
図６は、右手系のλ／４ショートスタブをノードＮ０から見たインピーダンスＺを示すスミスチャートである。
図７は、右手系のλ／８オープンスタブをノードＮ０から見たインピーダンスＺを示すスミスチャートである。
図８は、実施例１におけるスタブの回路図である。
図９は、スタブＡおよびＢにおける位相に対する周波数を示す図である。
図１０は、スタブＡをノードＮ０から見たインピーダンスＺを示すスミスチャートである。
図１１は、スタブＢをノードＮ０から見たインピーダンスＺを示すスミスチャートである。
図１２は、λ／８オープンスタブ、スタブＡおよびＢを設けた線路の通過特性を示す図である。
図１３は、スタブＢおよびＣにおける位相に対する周波数を示す図である。
図１４は、スタブＣをノードＮ０から見たインピーダンスＺを示すスミスチャートである。
図１５は、λ／８オープンスタブ、スタブＢおよびＣを設けた線路の通過特性を示す図である。λ／８オープンスタブおよびスタブＣを示している。
図１６は、シミュレーションにおけるλ／８オープンスタブ、スタブＡおよびＣを設けた線路の周波数に対する｜Ｓ２１｜を示す図である。
図１７は、実施例１の変形例１におけるスタブの回路図である。
図１８は、スタブＢおよびＤにおける位相に対する周波数を示す図である。
図１９は、実施例２に係る増幅回路の回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
［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、入力信号を第１信号と第２信号とに分配する第１分配器と、前記第１信号を増幅し、増幅した信号を第３信号として出力するコントロールアンプと、前記第２信号を増幅し、増幅した信号を第４信号として出力する補助アンプと、前記第３信号を用いて前記補助アンプの負荷を変調し、前記第３信号と前記第４信号とを合成し、合成した信号を出力信号として出力する負荷変調回路と、前記コントロールアンプと、前記負荷変調回路とを接続する第１線路と、前記補助アンプと前記負荷変調回路とを接続する第２線路と、の少なくとも１つの線路内におけるノードに端が接続され、左手系線路を含むスタブと、を備え、動作帯域中のいずれかの周波数を基本波として、前記ノードから前記スタブを見たインピーダンスをスミスチャート上に表したとき、２倍波におけるインピーダンスがショートである第１箇所に位置し、３倍波におけるインピーダンスは、前記第１箇所から時計回りに回転し、インピーダンスがオープンである第２箇所より小さく回転した箇所に位置する増幅回路である。これにより、２倍波における減衰の帯域を広帯域化できる。また、基本波の挿入損失を抑制できる。よって、増幅回路の広帯域化が可能となる。
（２）上記（１）において、前記ノードから前記スタブを見たインピーダンスをスミスチャート上に表したとき、４倍波のインピーダンスは前記第１箇所から時計回りに回転し、前記第２箇所、または前記第２箇所より小さく回転した箇所に位置してもよい。これにより、２倍波における減衰の帯域を広帯域化できる。
（３）上記（１）または（２）において、前記ノードから前記スタブを見たインピーダンスをスミスチャート上に表したとき、前記基本波のインピーダンスは前記第１箇所から反時計回りに回転し、前記第２箇所に位置してもよい。これにより、基本波における挿入損失を抑制できる。
（４）上記（１）または（２）において、前記ノードから前記スタブを見たインピーダンスをスミスチャート上に表したとき、前記基本波のインピーダンスは前記第１箇所から反時計回りに回転し、前記第２箇所より大きく回転した箇所に位置してもよい。これにより、２倍波における減衰の帯域を広帯域化できる。
（５）上記（１）から（４）のいずれかにおいて、前記ノードは、前記第２線路内に設けられていてもよい。これにより、補助アンプが増幅した信号の２倍波を広帯域に抑圧できる。
（６）上記（５）において、前記第２線路に、インピーダンスを整合させる整合回路は設けられていなくてもよい。これにより、小型化が可能となる。
（７）上記（１）から（６）のいずれかにおいて、前記第２信号を、第５信号と、前記第５信号より位相が９０°遅れた第６信号と、に分配する第２分配器を備え、前記補助アンプは、前記第５信号を増幅し、増幅した信号を第７信号として出力する第１アンプと、前記第６信号を増幅し、増幅した信号を第８信号として出力する第２アンプと、を含み、前記負荷変調回路は、前記第７信号が入力する第１端と、前記第８信号が入力する第２端と、前記第２端の対角に位置し前記第３信号が入力する第３端と、前記第１端の対角に位置し前記出力信号を出力する第４端と、を備えるハイブリッドカプラを含むでもよい。これにより、負荷変調回路を広帯域化できる。
（８）上記（１）から（６）のいずれかにおいて、前記負荷変調回路は、前記第4信号が入力する第１端と、前記第３信号が入力する第２端と、前記出力信号が出力する第３端と、を備え、前記第１端に入力した信号を前記第３端に通過させ前記第２端に通過させず、前記第２端に入力した信号を前記第１端に通過させ前記第３端に通過させなくてもよい。これにより、負荷変調回路を広帯域化できる。
（９）上記（１）から（８）のいずれかにおいて、前記左手系線路は、前記ノードと前記スタブの先端との間に直列接続された第１キャパシタとシャント接続された第１インダクタとを含む第１セルと、前記第１セルと前記スタブの先端との間に直列接続された第２キャパシタとシャント接続された第２インダクタとを含む第２セルと、を備える。これにより、増幅回路を広帯域化できる。
（１０）上記（１）から（８）のいずれかにおいて、前記左手系線路は、前記ノードと前記スタブの先端との間に直列接続された第１キャパシタとシャント接続された第１インダクタとを含む第１セルと、前記第１セルと前記スタブの先端との間に直列接続された第２キャパシタとシャント接続された第２インダクタとを含む第２セルと、前記第２セルと前記スタブの先端との間に直列接続された第３キャパシタとシャント接続された第３インダクタとを含む第３セルと、を備えてもよい。これにより、増幅回路を広帯域化できる。
（１１）本開示の一実施形態は、入力信号を増幅して増幅された信号を出力端子に出力するアンプと、前記アンプと前記出力端子との間の線路内のノードに端が接続され、左手系線路を含むスタブと、を備え、動作帯域中のいずれかの周波数を基本波として、前記ノードから前記スタブを見たインピーダンスをスミスチャート上に表したとき、２倍波におけるインピーダンスがショートである第１箇所に位置し、３倍波におけるインピーダンスは、前記第１箇所から時計回りに回転し、インピーダンスがオープンである第２箇所より小さく回転した箇所に位置する増幅回路である。これにより、増幅回路を広帯域化できる。
［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回路の具体例を、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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