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公開番号2025095433
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-06-26
出願番号2023211431
出願日2023-12-14
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 20060101AFI20250619BHJP(基本電子回路)
要約【課題】コントロールアンプの負荷インピーダンスを異なる値に設定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S1と第2信号S2とに分配する第1分配器14と、第1信号を増幅し、増幅した信号を第3信号S3として出力するコントロールアンプ10と、第2信号を、動作帯域の中心周波数における位相が異なる第4信号S4と第5信号S5とに分配する第2分配器16と、第4信号を増幅し、増幅した信号を第6信号として出力する第1補助アンプ12aと、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2補助アンプ12bと、合成した信号を出力信号として出力する合成器18と、を備える。
【選択図】図1
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、動作帯域の中心周波数における位相が異なる第４信号と第５信号とに分配する第２分配器と、
前記第４信号を増幅し、増幅した信号を第６信号として出力する第１補助アンプと、
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２補助アンプと、
前記第６信号が入力する第１端と、前記第７信号が入力する第２端と、前記第３信号が入力する第３端と、出力信号を出力する第４端と、を備え、前記第６信号の位相を前記第７信号の位相に対し９０°遅らせて、前記第６信号と前記第７信号と前記第３信号とを合成し、合成した信号を前記出力信号として出力する合成器と、
を備え、
前記合成器において、前記中心周波数における信号が前記第１端に入力したときに前記第４端と前記第３端とに出力される信号の電力の振幅の第１分配比は０．５ｄＢ以上である、
前記第２分配器に、前記中心周波数における信号が入力したときに分配される信号の電力の振幅の第２分配比は０．５ｄＢ以上である、および
前記第１端に入力する前記第６信号と前記第２端に入力する前記第７信号との前記中心周波数における位相差は８５°以下または９５°以上である、
の少なくとも１つを満足する増幅回路。
続きを表示（約 1,500 文字）【請求項２】
前記第１分配比は０．５ｄＢ以上である請求項１に記載の増幅回路。
【請求項３】
前記第１分配比は２ｄＢ以上である請求項１に記載の増幅回路。
【請求項４】
前記第２分配比は０．５ｄＢ以上である請求項１に記載の増幅回路。
【請求項５】
前記第２分配比は３ｄＢ以上である請求項１に記載の増幅回路。
【請求項６】
前記位相差は８５°以下または９５°以上である請求項１に記載の増幅回路。
【請求項７】
前記位相差は、０°以上かつ７５°以下、または、１０５°以上かつ１８０°以下である請求項１に記載の増幅回路。
【請求項８】
前記第１補助アンプと前記第２補助アンプとに互いに同じバイアス電圧を供給するバイアス回路を備え、
前記第１補助アンプの飽和電力と前記第２補助アンプの飽和電力とは等しい請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の増幅回路。
【請求項９】
整合回路から前記第３端を見た前記中心周波数におけるインピーダンスを前記コントロールアンプから前記整合回路を見た前記中心周波数におけるインピーダンスに整合させる整合回路を備え、
前記コントロールアンプはＡＢ級動作またはＢ級動作し、前記第１補助アンプおよび前記第２補助アンプはＣ級動作し、
前記第１補助アンプおよび前記第２補助アンプが動作するときに前記整合回路から前記第３端を見た前記中心周波数における第１インピーダンスの絶対値は、前記第１補助アンプおよび前記第２補助アンプが動作しないときに前記整合回路から前記第３端を見た前記中心周波数における第２インピーダンスの絶対値の０．９倍以下または１．１倍以上である請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の増幅回路。
【請求項１０】
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、
ＡＢ級動作またはＢ級動作し、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、動作帯域の中心周波数における位相が異なる第４信号と第５信号とに分配する第２分配器と、
Ｃ級動作し、前記第４信号を増幅し、増幅した信号を第６信号として出力する第１補助アンプと、
Ｃ級動作し、前記第５信号を増幅し、増幅した信号を第７信号として出力し、前記第１補助アンプの飽和電力と等しい飽和電力を有する第２補助アンプと、
前記第１補助アンプと前記第２補助アンプとに互いに同じバイアス電圧を供給するバイアス回路と、
前記第６信号が入力する第１端と、前記第７信号が入力する第２端と、前記第３信号が入力する第３端と、出力信号を出力する第４端と、を備え、前記第６信号の位相を前記第７信号の位相に対し９０°遅らせて、前記第６信号と前記第７信号と前記第３信号とを合成し、合成した信号を前記出力信号として出力する合成器と、
整合回路から前記第３端を見た前記中心周波数におけるインピーダンスを前記コントロールアンプから前記整合回路を見た前記中心周波数におけるインピーダンスに整合させる整合回路と、
を備え、
前記第１補助アンプおよび前記第２補助アンプが動作するときにおける前記整合回路から前記第３端を見た前記中心周波数における第１インピーダンスの絶対値は、前記第１補助アンプおよび前記第２補助アンプが動作しないときにおける前記整合回路から前記第３端を見た前記中心周波数における第２インピーダンスの絶対値の０．９倍以下または１．１倍以上である増幅回路。
（【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 5,600 文字）【背景技術】
【０００２】
ＬＭＢＡ（ＬｏａｄＭｏｄｕｌａｔｅｄＢａｌａｎｃｅｄＡｍｐｌｉｆｉｅｒ）は、入力信号が分配された一方の信号を増幅するコントロールアンプと、入力信号が分配された他方の信号を増幅するバランスアンプを備えている。バランスアンプは、並列に接続されバランスされた２個の補助アンプを有している。２個の補助アンプを非対称にすることが知られている。２個の補助アンプを非対称とするため、２個の補助アンプの電力を互いに異ならせること、その手段の一つとして２個の補助アンプに供給されるバイアス電圧を互いに異ならせること、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】
米国特許出願公開第２０２２／０２５５５０６号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
２個の補助アンプの電力を互いに異ならせることで、入力信号の電力に依存して、コントロールアンプの負荷インピーダンスを異なる値に設定できる。しかしながら、２個の補助アンプの電力を互いに異ならせるために２個の補助アンプに供給されるバイアス電圧を互いに異ならせる場合には、異なるバイアス電圧を準備するため、システムへの影響が大きくなる。
【０００５】
本開示は、上記課題に鑑みなされたものであり、システムへの影響を与えずにコントロールアンプの負荷インピーダンスを異なる値に設定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、動作帯域の中心周波数における位相が異なる第４信号と第５信号とに分配する第２分配器と、前記第４信号を増幅し、増幅した信号を第６信号として出力する第１補助アンプと、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２補助アンプと、前記第６信号が入力する第１端と、前記第７信号が入力する第２端と、前記第３信号が入力する第３端と、出力信号を出力する第４端と、を備え、前記第６信号の位相を前記第７信号の位相に対し９０°遅らせて、前記第６信号と前記第７信号と前記第３信号とを合成し、合成した信号を前記出力信号として出力する合成器と、を備え、前記合成器において、前記中心周波数における信号が前記第１端に入力したときに前記第４端と前記第３端とに出力される信号の電力の振幅の第１分配比は０．５ｄＢ以上である、前記第２分配器に、前記中心周波数における信号が入力したときに分配される信号の電力の振幅の第２分配比は０．５ｄＢ以上である、および前記第１端に入力する前記第６信号と前記第２端に入力する前記第７信号との前記中心周波数における位相差は８５°以下または９５°以上である、の少なくとも１つを満足する増幅回路である。
【０００７】
本開示の一実施形態は、入力信号を第１信号と第２信号とに分配する第１分配器と、ＡＢ級動作またはＢ級動作し、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、動作帯域の中心周波数における位相が異なる第４信号と第５信号とに分配する第２分配器と、Ｃ級動作し、前記第４信号を増幅し、増幅した信号を第６信号として出力する第１補助アンプと、Ｃ級動作し、前記第５信号を増幅し、増幅した信号を第７信号として出力し、前記第１補助アンプの飽和電力と等しい飽和電力を有する第２補助アンプと、前記第１補助アンプと前記第２補助アンプとに互いに同じバイアス電圧を供給するバイアス回路と、前記第６信号が入力する第１端と、前記第７信号が入力する第２端と、前記第３信号が入力する第３端と、出力信号を出力する第４端と、を備え、前記第６信号の位相を前記第７信号の位相に対し９０°遅らせて、前記第６信号と前記第７信号と前記第３信号とを合成し、合成した信号を前記出力信号として出力する合成器と、整合回路から前記第３端を見た前記中心周波数におけるインピーダンスを前記コントロールアンプから前記整合回路を見た前記中心周波数におけるインピーダンスに整合させる整合回路と、を備え、前記第１補助アンプおよび前記第２補助アンプが動作するときにおける前記整合回路から前記第３端を見た前記中心周波数における第１インピーダンスの絶対値は、前記第１補助アンプおよび前記第２補助アンプが動作しないときにおける前記整合回路から前記第３端を見た前記中心周波数における第２インピーダンスの絶対値の０．９倍以下または１．１倍以上である増幅回路である。
【発明の効果】
【０００８】
本開示によれば、システムへの影響を与えずにコントロールアンプの負荷インピーダンスを異なる値に設定することができる。
【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における分配器の例１を示す回路図である。
図３は、実施例１における分配器の例２を示す回路図である。
図４は、実施例１における合成器の例を示す回路図である。
図５は、実施例１におけるブランチラインカプラの平面図である。
図６は、比較例１に係る増幅回路の回路図である。
図７は、比較例２および実施例１における増幅回路の一部を示す回路図である。
図８は、比較例２における増幅回路の一部を示す回路図である。
図９は、比較例１、２および実施例１におけるインピーダンスＺ１を示すスミスチャートである。
図１０は、比較例１、２および実施例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１１は、実施例１における増幅回路の一部を示す回路図である。
図１２は、シミュレーション１におけるＺ２／Ｚｏに対する出力電力Ｐｏｕｔ＠ＣＡを示す図である。
図１３は、シミュレーション２におけるＰＳ６－ＰＳ７に対するＺ２／Ｚｏを示す図である。
図１４は、シミュレーション３における分配比に対するＺ２／Ｚｏを示す図である。
図１５は、シミュレーション４におけるΔ位相差に対するＺ２／Ｚｏを示す図である。
図１６は、シミュレーション５におけるインピーダンスＺ１、Ｚ２、Ｚ３ａおよびＺ３ｂのスミスチャートである。
図１７は、実施例１におけるブランチラインカプラを示す平面図である。
図１８は、実施例１におけるブランチラインカプラを示す平面図である。
図１９は、実施例１に係る増幅回路の別の例である。
【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、動作帯域の中心周波数における位相が異なる第４信号と第５信号とに分配する第２分配器と、前記第４信号を増幅し、増幅した信号を第６信号として出力する第１補助アンプと、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２補助アンプと、前記第６信号が入力する第１端と、前記第７信号が入力する第２端と、前記第３信号が入力する第３端と、出力信号を出力する第４端と、を備え、前記第６信号の位相を前記第７信号の位相に対し９０°遅らせて、前記第６信号と前記第７信号と前記第３信号とを合成し、合成した信号を前記出力信号として出力する合成器と、を備え、前記合成器において、前記中心周波数における信号が前記第１端に入力したときに前記第４端と前記第３端とに出力される信号の電力の振幅の第１分配比は０．５ｄＢ以上である、前記第２分配器に、前記中心周波数における信号が入力したときに分配される信号の電力の振幅の第２分配比は０．５ｄＢ以上である、および前記第１端に入力する前記第６信号と前記第２端に入力する前記第７信号との前記中心周波数における位相差は８５°以下または９５°以上である、の少なくとも１つを満足する増幅回路である。これにより、コントロールアンプの負荷インピーダンスを異なる値に設定することができる。
（２）上記（１）において、前記第１分配比は０．５ｄＢ以上であってもよい。これにより、コントロールアンプの負荷インピーダンスを異なる値に設定することができる。
（３）上記（１）において、前記第１分配比は２ｄＢ以上であってもよい。これにより、コントロールアンプの負荷インピーダンスを異なる値に設定することができる。
（４）上記（１）において、前記第２分配比は０．５ｄＢ以上であってもよい。これにより、コントロールアンプの負荷インピーダンスを異なる値に設定することができる。
（５）上記（１）において、前記第２分配比は３ｄＢ以上であってもよい。これにより、コントロールアンプの負荷インピーダンスを異なる値に設定することができる。
（６）上記（１）において、前記位相差は８５°以下または９５°以上であってもよい。コントロールアンプの負荷インピーダンスを異なる値に設定することができる。
（７）上記（１）において、前記位相差は、０°以上かつ７５°以下、または、１０５°以上かつ１８０°以下であってもよい。これにより、コントロールアンプの負荷インピーダンスを異なる値に設定することができる。
（８）上記（１）から（７）のいずれかにおいて、前記第１補助アンプと前記第２補助アンプとに互いに同じバイアス電圧を供給するバイアス回路を備え、前記第１補助アンプの飽和電力と前記第２補助アンプの飽和電力とは等しくてもよい。これにより、コントロールアンプの負荷インピーダンスを異なる値に設定することができる。
（９）上記（１）から（８）のいずれかにおいて、整合回路から前記第３端を見た前記中心周波数におけるインピーダンスを前記コントロールアンプから前記整合回路を見た前記中心周波数におけるインピーダンスに整合させる整合回路を備え、前記コントロールアンプはＡＢ級動作またはＢ級動作し、前記第１補助アンプおよび前記第２補助アンプはＣ級動作し、前記第１補助アンプおよび前記第２補助アンプが動作するときに前記整合回路から前記第３端を見た前記中心周波数における第１インピーダンスの絶対値は、前記第１補助アンプおよび前記第２補助アンプが動作しないときに前記整合回路から前記第３端を見た前記中心周波数における第２インピーダンスの絶対値の０．９倍以下または１．１倍以上であってもよい。これにより、コントロールアンプの負荷インピーダンスを異なる値に設定できる。
（１０）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、ＡＢ級動作またはＢ級動作し、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、動作帯域の中心周波数における位相が異なる第４信号と第５信号とに分配する第２分配器と、Ｃ級動作し、前記第４信号を増幅し、増幅した信号を第６信号として出力する第１補助アンプと、Ｃ級動作し、前記第５信号を増幅し、増幅した信号を第７信号として出力し、前記第１補助アンプの飽和電力と等しい飽和電力を有する第２補助アンプと、前記第１補助アンプと前記第２補助アンプとに互いに同じバイアス電圧を供給するバイアス回路と、前記第６信号が入力する第１端と、前記第７信号が入力する第２端と、前記第３信号が入力する第３端と、出力信号を出力する第４端と、を備え、前記第６信号の位相を前記第７信号の位相に対し９０°遅らせて、前記第６信号と前記第７信号と前記第３信号とを合成し、合成した信号を前記出力信号として出力する合成器と、整合回路から前記第３端を見た前記中心周波数におけるインピーダンスを前記コントロールアンプから前記整合回路を見た前記中心周波数におけるインピーダンスに整合させる整合回路と、を備え、前記第１補助アンプおよび前記第２補助アンプが動作するときにおける前記整合回路から前記第３端を見た前記中心周波数における第１インピーダンスの絶対値は、前記第１補助アンプおよび前記第２補助アンプが動作しないときにおける前記整合回路から前記第３端を見た前記中心周波数における第２インピーダンスの絶対値の０．９倍以下または１．１倍以上である増幅回路である。これにより、コントロールアンプの負荷インピーダンスを異なる値に設定できる。
（１１）上記（９）または（１０）において、前記第１インピーダンスの絶対値は、前記第２インピーダンスの絶対値の１．５倍以上であってもよい。これにより、コントロールアンプの負荷インピーダンスを異なる値に設定できる。
［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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