JPH01264407A - 高能率電力増幅器 - Google Patents
高能率電力増幅器Info
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- JPH01264407A JPH01264407A JP9290488A JP9290488A JPH01264407A JP H01264407 A JPH01264407 A JP H01264407A JP 9290488 A JP9290488 A JP 9290488A JP 9290488 A JP9290488 A JP 9290488A JP H01264407 A JPH01264407 A JP H01264407A
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- JP
- Japan
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- lambda
- wavelength
- stub
- impedance
- distributed constant
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-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03F—AMPLIFIERS
- H03F3/00—Amplifiers with only discharge tubes or only semiconductor devices as amplifying elements
- H03F3/60—Amplifiers in which coupling networks have distributed constants, e.g. with waveguide resonators
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Microwave Amplifiers (AREA)
- Amplifiers (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
（発明の属する分野）
本発明は高能率電力増幅器、殊に偶数次高調波に対する
出力回路の特性インピーダンスを改善した高能率電力増
幅器に関する。
出力回路の特性インピーダンスを改善した高能率電力増
幅器に関する。
（従来技術）
近年、極めて能率良く電力利得を得るためにＤ級、Ｅ級
及びＦ級電力増幅器の研究が進められている。
及びＦ級電力増幅器の研究が進められている。
これ等の電力増幅器は能動素子にスイッチング動作をさ
せて方形波を得ると共に必要な周波数成分を出力回路か
ら得るようにしたものである。
せて方形波を得ると共に必要な周波数成分を出力回路か
ら得るようにしたものである。
従来、このような高能率電力増幅器例えばＦ級増幅器は
第３図に示すように構成するのが一般的であった。
第３図に示すように構成するのが一般的であった。
同図に於いて、ｉｉｉ増幅用能動素子としての電界効果
トランジスタ（以下ＦＥＴと称す）であって、そのソー
スＳをアースに、ゲー）ＧＫはチ冒−りＣＨＩを介して
バイアス電圧ＶＧＧを印加すると共にドレインＤＫはチ
１−りＣＨＩを介してドレイン電源ＶＤＤを供給し、又
、該ドレインＤと負荷ＲＬとの間には直流阻止用コン′
ＬＯ テンプＣ１と特性インビーダン５夙ｐのλ／４長分布定
数線路２との直列回路を挿入すると共に前記負荷ＲＬと
並列に入力周波数ｆｏＫ同調するＬＣ並列共振回路５を
接続して構成したものである。このように構成した増幅
器の動作を説明する。
トランジスタ（以下ＦＥＴと称す）であって、そのソー
スＳをアースに、ゲー）ＧＫはチ冒−りＣＨＩを介して
バイアス電圧ＶＧＧを印加すると共にドレインＤＫはチ
１−りＣＨＩを介してドレイン電源ＶＤＤを供給し、又
、該ドレインＤと負荷ＲＬとの間には直流阻止用コン′
ＬＯ テンプＣ１と特性インビーダン５夙ｐのλ／４長分布定
数線路２との直列回路を挿入すると共に前記負荷ＲＬと
並列に入力周波数ｆｏＫ同調するＬＣ並列共振回路５を
接続して構成したものである。このように構成した増幅
器の動作を説明する。
先ず、 ＦＥ’ｌ’ｌはゲートＧＫ入力した周波数ｆ。
で波長λの高周波信号によってスイッチング動作を行う
。このとき、ドレインＤに発生するドレイン電圧ＶＤと
、ドレインＤとソースＳ間に流れるドレイン電流１０の
波形は、ドレインＤから負荷側を見たインピーダンスＺ
ｉｎで決定される。
。このとき、ドレインＤに発生するドレイン電圧ＶＤと
、ドレインＤとソースＳ間に流れるドレイン電流１０の
波形は、ドレインＤから負荷側を見たインピーダンスＺ
ｉｎで決定される。
ここで、負荷インピーダンス′？：ＲＬ及びλ／４長分
布定数線路の特性インピーダンスをｚＯとした場合上述
のＦ級増幅器を理想的に動作させるためには次の特性条
件を満す必要がある。即ち、基本周波数ｆｏＫ対しては
インピーダンスＺｌｎをＺＯ／ＲＬＫすると共に偶数次
高調波１、ｆ□（１１＝２．４，５．−）Ｋ対しては零
とし、又奇数次高調波ｎ２ｆｏ（ｎ２”３＋ ５ ＋
７ ＋”””）に対しては無限大とする。従って、ドレ
インＤ又、偶数次高調波の場合短絡状ＤＫするため第４
図に示すように結果的にドレイン電圧■０は方形波、ド
レイン電流ＩＤは半波整流波形となる。同図から判るよ
うに電圧と電流が同時に印加されることがない為、増幅
素子内の電力損失が零となって全電力が負荷ＲＬへ供給
され、増幅器の動作効率は理論的にＶｉｉｏｏチとなる
−しかしながら、上述のＦ級増幅器では以下に述べるよ
うに理想的な特性条件を十分に泗たすことができない。
布定数線路の特性インピーダンスをｚＯとした場合上述
のＦ級増幅器を理想的に動作させるためには次の特性条
件を満す必要がある。即ち、基本周波数ｆｏＫ対しては
インピーダンスＺｌｎをＺＯ／ＲＬＫすると共に偶数次
高調波１、ｆ□（１１＝２．４，５．−）Ｋ対しては零
とし、又奇数次高調波ｎ２ｆｏ（ｎ２”３＋ ５ ＋
７ ＋”””）に対しては無限大とする。従って、ドレ
インＤ又、偶数次高調波の場合短絡状ＤＫするため第４
図に示すように結果的にドレイン電圧■０は方形波、ド
レイン電流ＩＤは半波整流波形となる。同図から判るよ
うに電圧と電流が同時に印加されることがない為、増幅
素子内の電力損失が零となって全電力が負荷ＲＬへ供給
され、増幅器の動作効率は理論的にＶｉｉｏｏチとなる
−しかしながら、上述のＦ級増幅器では以下に述べるよ
うに理想的な特性条件を十分に泗たすことができない。
即ち、所要角周波数ωに対してＬＣＰ］ｐ回路と負荷Ｒ
Ｌとの合成アドミクンであるから、基本周波数ｆｏの１
次高調波の角周波数ｎω０（但し、ω。＝２πす。、ｎ
＝１．２．３＋・・・・・・）に対する合成アドミタン
スＹ′は次のように表わすことができる。
Ｌとの合成アドミクンであるから、基本周波数ｆｏの１
次高調波の角周波数ｎω０（但し、ω。＝２πす。、ｎ
＝１．２．３＋・・・・・・）に対する合成アドミタン
スＹ′は次のように表わすことができる。
この式は高調波の次数ｎが増加することによって共撮回
路の誘導性リアクタンスが無限大に近づくと共に容量性
リアクタンスが零に近づくことに基づいて合成アドミタ
ンスＹ′が無限大に近づくことを表わしている。
路の誘導性リアクタンスが無限大に近づくと共に容量性
リアクタンスが零に近づくことに基づいて合成アドミタ
ンスＹ′が無限大に近づくことを表わしている。
調波ｎ２ｆｏｖｃ対してはインピーダンス変換作用があ
りλ／４長分布定数線路の出力端に接続した合成アドミ
タンスＹ′によって入力インピーダンスＺ１ｎは Ｚ−＝Ｚ２−Ｙ’ Ｉｎ Ｏ であるから、基本周波数ｆＯに対するインビーである。
りλ／４長分布定数線路の出力端に接続した合成アドミ
タンスＹ′によって入力インピーダンスＺ１ｎは Ｚ−＝Ｚ２−Ｙ’ Ｉｎ Ｏ であるから、基本周波数ｆＯに対するインビーである。
又、偶数次高調波ｌｆ□ Ｋ対してはλ／４長分布定数
線路が半波長線路とみなせるためＺｌｎは１／Ｙ′であ
る。しかし、ｎが小さいもの即ち、低い次数の高調波成
分に対するＹ′の虚数項は比較的小さくなるためこれら
の高調波に対して前記理想的な特性条件ヲ満すことがで
きず第５図のようにドレイン電圧ＶＤとドレイン電流ｉ
Ｄとが同時に印加される部分が生じ増幅素子内で電力損
失が発生すると同時に分布線路を通過したこれら低次高
調波成分が負荷に供給されスプリアス電力が発生して動
作効率を悪化させていた。
線路が半波長線路とみなせるためＺｌｎは１／Ｙ′であ
る。しかし、ｎが小さいもの即ち、低い次数の高調波成
分に対するＹ′の虚数項は比較的小さくなるためこれら
の高調波に対して前記理想的な特性条件ヲ満すことがで
きず第５図のようにドレイン電圧ＶＤとドレイン電流ｉ
Ｄとが同時に印加される部分が生じ増幅素子内で電力損
失が発生すると同時に分布線路を通過したこれら低次高
調波成分が負荷に供給されスプリアス電力が発生して動
作効率を悪化させていた。
（発明の目的）
本発明は上述した電力増幅器の欠点を解消するためＫな
され蛇ものであって、インピーダンス特性の改善により
て電力増幅器の動作効率を向上させた高能率電力増幅器
を提供することを目的とする。
され蛇ものであって、インピーダンス特性の改善により
て電力増幅器の動作効率を向上させた高能率電力増幅器
を提供することを目的とする。
（発明の概要）
上述の目的を達成するため本発明に於いては以下の如き
構成をとる。
構成をとる。
即ち、能動素子にスイッチング動作をさせて方形波を発
生し、邑力回路によって前記方形波から所要周波数成分
を得るようにした電力増幅器に於いて前記所要周波数成
分の偶数次高調波に対し短絡状態となり又、奇数次高調
波に対しては開放状態となるλ／４シ１−トスタブ或は
λ／８オープンスタブとλ／８長シヨシヨートスタブ負
荷に接続して構成する。
生し、邑力回路によって前記方形波から所要周波数成分
を得るようにした電力増幅器に於いて前記所要周波数成
分の偶数次高調波に対し短絡状態となり又、奇数次高調
波に対しては開放状態となるλ／４シ１−トスタブ或は
λ／８オープンスタブとλ／８長シヨシヨートスタブ負
荷に接続して構成する。
（実施例）
以下１本発明を図面に示した実施例に基づいて詳細に説
明する。
明する。
第１図は本発明の一実施例を示すＦ級増幅器の回路図で
ある。
ある。
同図に於いて１はＦＢＴでありて従来のＦ級増幅器と同
様にテ１−りＣＨｌ、ＣＨｚ、負荷ＲＬ。
様にテ１−りＣＨｌ、ＣＨｚ、負荷ＲＬ。
直流阻止用コンデンサＣＩ、λ／４長分布定数線路２及
びＬＣ並列同調回路５を接続すると共に前記λ／４長分
布定数線路２の出力端に特性インピーダンスｚ１のλ／
８長オープンスタブ３及びλ／８長ショートスタブ４を
夫々接続して構成する。
びＬＣ並列同調回路５を接続すると共に前記λ／４長分
布定数線路２の出力端に特性インピーダンスｚ１のλ／
８長オープンスタブ３及びλ／８長ショートスタブ４を
夫々接続して構成する。
上述したＦ級増幅器は以下の如く動作する。
ここで、λ／８オープンスタブ３とλ／８長ショートス
タブ４との合成インピーダンスＺｐは次のように表わす
ことができる。
タブ４との合成インピーダンスＺｐは次のように表わす
ことができる。
この式はｎが偶数の場合分子が零となり合成インピーダ
ンスＺｐが零となる。又、ｎが奇数の場合は分母が零と
なり合成インピーダンスＺｐが無限大となる。即ち、前
記λ／８長オープンスタブ３及びλ／８長シフシ１−ト
スタブ４続する事によって、λ／４長分布定数線路２の
出力端は偶数次高調波に対して短絡状態と々シ又、基本
波及び奇数次高調波に対して開放状態となる、 従って、ドレインＤから負荷仰１を見たインピーダンス
Ｚｉｎ は基本周波数ｆｏＫ対してＺ。′／ ＲＬ
となると共知偶数次高調波ｎ１ｆ０に対して零となシ
、又奇数次高調波ｎ ２ｆＯに対して意 Ｚｏ Ｙとなる。これによって上述のＦ級増幅器のイン
ピーダンスＺｉ偶数次高調波に対して理想的な短絡状態
となるためこの波形は略完全な方形波となシ、能動素子
内の電力損失を半減させると共に偶数次高周波のスプリ
アス発生を抑制し結果的に増幅器の動作効率を向上する
ことができる。
ンスＺｐが零となる。又、ｎが奇数の場合は分母が零と
なり合成インピーダンスＺｐが無限大となる。即ち、前
記λ／８長オープンスタブ３及びλ／８長シフシ１−ト
スタブ４続する事によって、λ／４長分布定数線路２の
出力端は偶数次高調波に対して短絡状態と々シ又、基本
波及び奇数次高調波に対して開放状態となる、 従って、ドレインＤから負荷仰１を見たインピーダンス
Ｚｉｎ は基本周波数ｆｏＫ対してＺ。′／ ＲＬ
となると共知偶数次高調波ｎ１ｆ０に対して零となシ
、又奇数次高調波ｎ ２ｆＯに対して意 Ｚｏ Ｙとなる。これによって上述のＦ級増幅器のイン
ピーダンスＺｉ偶数次高調波に対して理想的な短絡状態
となるためこの波形は略完全な方形波となシ、能動素子
内の電力損失を半減させると共に偶数次高周波のスプリ
アス発生を抑制し結果的に増幅器の動作効率を向上する
ことができる。
同、上述の実施例ではλ／４長分布定数線路２の出力端
にλ／８長オープンスタブ３及びλく て対して短絡状態及び基本波に対して開放状態となる所
要線路インピーダンスの分布定数線路の一端をλ／４長
分布定数線路２の出力端に接続すれば良い。例えば第２
図に示すように上述のλ／８長オーブンスタブ３及びλ
／８長シ菅−トスタブ４を特性インピーダンスｚ２のλ
／４長ショートスタブ６に替えても良い。これＫよれば
λ／４長ショートスタブ６のインビーグン １スＺｓは
。
にλ／８長オープンスタブ３及びλく て対して短絡状態及び基本波に対して開放状態となる所
要線路インピーダンスの分布定数線路の一端をλ／４長
分布定数線路２の出力端に接続すれば良い。例えば第２
図に示すように上述のλ／８長オーブンスタブ３及びλ
／８長シ菅−トスタブ４を特性インピーダンスｚ２のλ
／４長ショートスタブ６に替えても良い。これＫよれば
λ／４長ショートスタブ６のインビーグン １スＺｓは
。
であるから、ｎが偶数の場合零となシ又、ｎが奇数の場
合は無限大となる。即ち上述の説明と同様に偶数次高調
波ｎ、・ｆｏＫ対してのインピーダンスＺｉｎ を改
善し増幅器の動作効率を向上することができろ。
合は無限大となる。即ち上述の説明と同様に偶数次高調
波ｎ、・ｆｏＫ対してのインピーダンスＺｉｎ を改
善し増幅器の動作効率を向上することができろ。
又１本発明のλ／４長分布定数線路２はこれと等価な線
路波長がλ／４の奇数倍の分布定数線路であっても良い
ことは自明であろう。
路波長がλ／４の奇数倍の分布定数線路であっても良い
ことは自明であろう。
コ発明の効果）
本発明は以上説明したように、λ／４長分布定数線路の
出力端にλ／８長オープンスタブ及びλ／８長シ１１）
スタブを付加することによって増幅素子内の電力損失を
半減し、増幅器の動作効率を向上させ得るように構成し
たものであるから、電力増幅器を小型軽量化するととも
に低価格化をはかる上で著しい効果がある。
出力端にλ／８長オープンスタブ及びλ／８長シ１１）
スタブを付加することによって増幅素子内の電力損失を
半減し、増幅器の動作効率を向上させ得るように構成し
たものであるから、電力増幅器を小型軽量化するととも
に低価格化をはかる上で著しい効果がある。
第１図は本発明の一実施例を示した回路図。
第２図は本発明の変形実施例を示した回路図。
第３図は従来例を示した回路図、第４図は理想的表ドレ
イン電圧波形及びドレイン電流波形を示した図、第５図
は従来型の回路によるドレイン電圧波形及びドレイン電
流波形を示した図である。 １・・・・・・・・・増幅用能動素子、 ２・・・
・・・・・・λ／４長分布定数線路、 ３・・・・
・・・・・λ／８長オープンスタブ、 ４・・・・
・・・・・λ／８長シヨシヨートスタブ ５・・・・
・・・・・ＬＣ並列同調回路。 ６・・・・・・・・・λ／４長シヲートスタブ。 １らＪＫ’ｊ’出題入 」４！、ど１．ノ：二１ム乞ＪたＩ′七式会名４Ｅ第３
図
イン電圧波形及びドレイン電流波形を示した図、第５図
は従来型の回路によるドレイン電圧波形及びドレイン電
流波形を示した図である。 １・・・・・・・・・増幅用能動素子、 ２・・・
・・・・・・λ／４長分布定数線路、 ３・・・・
・・・・・λ／８長オープンスタブ、 ４・・・・
・・・・・λ／８長シヨシヨートスタブ ５・・・・
・・・・・ＬＣ並列同調回路。 ６・・・・・・・・・λ／４長シヲートスタブ。 １らＪＫ’ｊ’出題入 」４！、ど１．ノ：二１ム乞ＪたＩ′七式会名４Ｅ第３
図
Claims (1)
- 能動素子にスイッチング動作をさせて方形波を発生し
、該方形波から波長λの基本波成分を得るようにした電
力増幅器に於いてλ／４長の奇数倍の分布定数線路と基
本波成分の周波数に同調する並列共振回路との直列回路
を能動素子の出力端とアースとの間に接続すると共に基
本波成分の偶数高調波に対して短絡状態及び基本波に対
して開放状態となる分布定数線路の一端を前記λ／４長
の奇数倍の分布定数線路と並列共振回路との間の接続線
に接続したことを特徴とする高能率電力増幅器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63092904A JPH088459B2 (ja) | 1988-04-15 | 1988-04-15 | 高能率電力増幅器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63092904A JPH088459B2 (ja) | 1988-04-15 | 1988-04-15 | 高能率電力増幅器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01264407A true JPH01264407A (ja) | 1989-10-20 |
| JPH088459B2 JPH088459B2 (ja) | 1996-01-29 |
Family
ID=14067468
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63092904A Expired - Lifetime JPH088459B2 (ja) | 1988-04-15 | 1988-04-15 | 高能率電力増幅器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH088459B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009194501A (ja) * | 2008-02-13 | 2009-08-27 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 増幅器 |
| JP2023025451A (ja) * | 2021-08-10 | 2023-02-22 | 株式会社京三製作所 | 高周波増幅器 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60109310A (ja) * | 1983-11-18 | 1985-06-14 | Oki Electric Ind Co Ltd | 電力増幅回路 |
| JPS62168404A (ja) * | 1986-01-20 | 1987-07-24 | Fujitsu Ltd | マイクロ波電力増幅回路 |
| JPS62147921U (ja) * | 1986-03-12 | 1987-09-18 |
-
1988
- 1988-04-15 JP JP63092904A patent/JPH088459B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60109310A (ja) * | 1983-11-18 | 1985-06-14 | Oki Electric Ind Co Ltd | 電力増幅回路 |
| JPS62168404A (ja) * | 1986-01-20 | 1987-07-24 | Fujitsu Ltd | マイクロ波電力増幅回路 |
| JPS62147921U (ja) * | 1986-03-12 | 1987-09-18 |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009194501A (ja) * | 2008-02-13 | 2009-08-27 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 増幅器 |
| JP2023025451A (ja) * | 2021-08-10 | 2023-02-22 | 株式会社京三製作所 | 高周波増幅器 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH088459B2 (ja) | 1996-01-29 |
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