JPH0574244B2 - - Google Patents
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- JPH0574244B2 JPH0574244B2 JP23355387A JP23355387A JPH0574244B2 JP H0574244 B2 JPH0574244 B2 JP H0574244B2 JP 23355387 A JP23355387 A JP 23355387A JP 23355387 A JP23355387 A JP 23355387A JP H0574244 B2 JPH0574244 B2 JP H0574244B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- harmonic
- semiconductor amplification
- short
- operating frequency
- wavelength
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- Amplifiers (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
（産業上の利用分野）
本発明はＦ級動作を行う高効率電力増幅器に関
する。
する。
（従来の技術）
従来増幅器の効率を高める方式としてはＦ級動
作方式が提案されているが、高い周波数でＦ級動
作を実現する為には、第２図ａ，ｂに示す如き回
路は半導体増幅素子に接続していた。
作方式が提案されているが、高い周波数でＦ級動
作を実現する為には、第２図ａ，ｂに示す如き回
路は半導体増幅素子に接続していた。
第２図ａは具体的回路側で、ｂはその等価的な
回路である。
回路である。
第２図ｂに示す如く、半導体増幅素子１の出力
側から負荷を見込むインピーダンスが基本動作周
波数（波長λ1）で整合、第二高調波（波長λ2）で
は短絡、第三高調波（波長λ3）では開放となる整
合回路を実現する必要がある。その為、半導体増
幅素子１の出力側に直列にL1＝λ1／４の電気長
の伝送線路を付加した場合には、例えば伝送線路
の半導体増幅素子１側とは反対の端子にL2＝
λ3／４＝λ1／12を付加し、更に第二高調波での調
整を行う為に同点にL3√３／8λ1の長さの伝送線
路を付加しなければならない。
側から負荷を見込むインピーダンスが基本動作周
波数（波長λ1）で整合、第二高調波（波長λ2）で
は短絡、第三高調波（波長λ3）では開放となる整
合回路を実現する必要がある。その為、半導体増
幅素子１の出力側に直列にL1＝λ1／４の電気長
の伝送線路を付加した場合には、例えば伝送線路
の半導体増幅素子１側とは反対の端子にL2＝
λ3／４＝λ1／12を付加し、更に第二高調波での調
整を行う為に同点にL3√３／8λ1の長さの伝送線
路を付加しなければならない。
又、第二高調波で短絡を形成する為には、L4
＝λ2／４＝λ1／８の長さの伝送線路を付加する必
要があつた。
＝λ2／４＝λ1／８の長さの伝送線路を付加する必
要があつた。
なお、ここでL3の値は、L4との接続点がλ2で
実効的にアース点であることからL3＝λ2／2π
［tan（2π／λ2・λ3・４）−cot（2π／λ2・λ3／４
）］
を導き、これから得た値である。
実効的にアース点であることからL3＝λ2／2π
［tan（2π／λ2・λ3・４）−cot（2π／λ2・λ3／４
）］
を導き、これから得た値である。
（発明が解決しようとする問題点）
このように、長さが波長で限定された多数の伝
送線路を付加する為、此をマイクロストリツプ線
路、若しくはストリツプ線路で構成した場合には
必要な帯域が極めて狭くなるという欠点があつ
た。
送線路を付加する為、此をマイクロストリツプ線
路、若しくはストリツプ線路で構成した場合には
必要な帯域が極めて狭くなるという欠点があつ
た。
（問題点を解決するための手段）
本発明はこのような欠点を除去する為、プツシ
ユプル動作を導入する事により、伝送線路の偶モ
ードと奇モードを利用してＦ級動作増幅の実現と
広帯域化を図つたものであり、Ｆ級で動作する半
導体増幅素子を用いた増幅器に於いて、一対の半
導体増幅素子の出力側に基本動作周波数の２倍の
周波数の1/2波長の終端を接地導体に接続した終
端短絡線路を付加し、且つ該終端短絡線路の導体
幅中央に半導体増幅素子の出力側から半導体増幅
素子の容量による位相回りも含めて基本動作周波
数の３倍の周波数の3/4波長の長さのスリツトを
形成し、該スリツトで分離された一対の終端短絡
線路のスリツト端部から基本動作周波数の３倍の
周波数の1/2波長の点に出力線路を接続し、前記
一対の半導体増幅素子の二入力を各々差動励振し
て前記一対の半導体増幅素子の二出力を各々差動
出力させ、これにより半導体増幅素子の出力側か
ら負荷側を見込むインピーダンスが基本動作周波
数では負荷整合、第二高調波では短絡、第三高調
波では開放となし、Ｆ級動作を実現させることを
特徴とするプツシユプルＦ級高効率増幅器で、以
下実施例につき図面により詳細に説明する。
ユプル動作を導入する事により、伝送線路の偶モ
ードと奇モードを利用してＦ級動作増幅の実現と
広帯域化を図つたものであり、Ｆ級で動作する半
導体増幅素子を用いた増幅器に於いて、一対の半
導体増幅素子の出力側に基本動作周波数の２倍の
周波数の1/2波長の終端を接地導体に接続した終
端短絡線路を付加し、且つ該終端短絡線路の導体
幅中央に半導体増幅素子の出力側から半導体増幅
素子の容量による位相回りも含めて基本動作周波
数の３倍の周波数の3/4波長の長さのスリツトを
形成し、該スリツトで分離された一対の終端短絡
線路のスリツト端部から基本動作周波数の３倍の
周波数の1/2波長の点に出力線路を接続し、前記
一対の半導体増幅素子の二入力を各々差動励振し
て前記一対の半導体増幅素子の二出力を各々差動
出力させ、これにより半導体増幅素子の出力側か
ら負荷側を見込むインピーダンスが基本動作周波
数では負荷整合、第二高調波では短絡、第三高調
波では開放となし、Ｆ級動作を実現させることを
特徴とするプツシユプルＦ級高効率増幅器で、以
下実施例につき図面により詳細に説明する。
（実施例）
第１図は本発明のマイクロストリツプ線路を使
用した場合の一実施例を示す構造図の概要で、ａ
は上面図、ｂは側面図を示す。１は半導体増幅素
子で一対から成り、２は誘電体基板、３は金属導
体、４は同軸線路、５は同軸線路中心導体、６は
ボンデイングワイヤ、７はスリツト、８は金属導
体３と図示していない他の金属導体（接地導体）
との終端短絡部で、９はスリツト７の端部であ
り、金属導体３は誘電体基板２を図示していない
他の金属導体とで挟んでマイクロストリツプ線路
を構成する。
用した場合の一実施例を示す構造図の概要で、ａ
は上面図、ｂは側面図を示す。１は半導体増幅素
子で一対から成り、２は誘電体基板、３は金属導
体、４は同軸線路、５は同軸線路中心導体、６は
ボンデイングワイヤ、７はスリツト、８は金属導
体３と図示していない他の金属導体（接地導体）
との終端短絡部で、９はスリツト７の端部であ
り、金属導体３は誘電体基板２を図示していない
他の金属導体とで挟んでマイクロストリツプ線路
を構成する。
Ｆ級動作を実現するには、半導体増幅素子１の
出力側から負荷側を見込むインピーダンスが偶数
次高調波に対しては短絡、奇数次高調波に対して
は開放となる整合回路を出力側に付加するが、此
の場合は第５図に示した様に半導体増幅素子１の
出力端子の電圧波形は矩形波、電流波形は半波清
流正弦波となる。電流が流れるのは端子電圧が殆
ど零の時なので消費電力は極めて少ない。今入力
信号電圧を大きく取り、半導体増幅素子をスイツ
チとして働かせた場合を考える。半導体増幅素子
１を第１図の如く並列に設置し、各々逆相に差動
励振すると同時に出力を差動で取り出せばＢ級プ
ツシユプル増幅動作が得られ、理想的なプツシユ
プル動作は偶数次高調波を生じない。此の各々の
半導体増幅素子の出力端に半導体増幅素子１の容
量に依る位相回転を含めた基本動作周波数の３倍
の周波数の3/4波長すなわち基本動作周波数の1/4
波長のスリツト７を終端短絡線路の導体幅中央に
付加すれば、各半導体増幅素子１の出力は基本動
作周波数では逆相で励振されているのでスリツト
端部９が短絡点となる。一方、基本動作周波数の
２倍の周波数に対しては、同相で励振されている
事から半導体増幅素子１の容量に依る位相回転は
影響されず終端で短絡点となるので、終端短絡線
路の線路長を基本動作周波数の２倍の周波数の1/
２波長とすれば良い。第三高調波に対しては、半
導体増幅素子１の出力端で開放となると同時に、
出力スリツト端部９より基本動作周波数の３倍の
周波数に対して1/2波長となる点より取れば、第
三高調波に対しても設計できる事が解る。
出力側から負荷側を見込むインピーダンスが偶数
次高調波に対しては短絡、奇数次高調波に対して
は開放となる整合回路を出力側に付加するが、此
の場合は第５図に示した様に半導体増幅素子１の
出力端子の電圧波形は矩形波、電流波形は半波清
流正弦波となる。電流が流れるのは端子電圧が殆
ど零の時なので消費電力は極めて少ない。今入力
信号電圧を大きく取り、半導体増幅素子をスイツ
チとして働かせた場合を考える。半導体増幅素子
１を第１図の如く並列に設置し、各々逆相に差動
励振すると同時に出力を差動で取り出せばＢ級プ
ツシユプル増幅動作が得られ、理想的なプツシユ
プル動作は偶数次高調波を生じない。此の各々の
半導体増幅素子の出力端に半導体増幅素子１の容
量に依る位相回転を含めた基本動作周波数の３倍
の周波数の3/4波長すなわち基本動作周波数の1/4
波長のスリツト７を終端短絡線路の導体幅中央に
付加すれば、各半導体増幅素子１の出力は基本動
作周波数では逆相で励振されているのでスリツト
端部９が短絡点となる。一方、基本動作周波数の
２倍の周波数に対しては、同相で励振されている
事から半導体増幅素子１の容量に依る位相回転は
影響されず終端で短絡点となるので、終端短絡線
路の線路長を基本動作周波数の２倍の周波数の1/
２波長とすれば良い。第三高調波に対しては、半
導体増幅素子１の出力端で開放となると同時に、
出力スリツト端部９より基本動作周波数の３倍の
周波数に対して1/2波長となる点より取れば、第
三高調波に対しても設計できる事が解る。
第３図ａ，ｂの左図は、マイクロストリツプ線
路内での電界分布、右図は励振の状況を示す図
で、ａは偶励振、ｂは奇励振の場合を示す説明図
である。偶励振の場合は、金属導体３の終端短絡
部８を短絡点とするモードであり、奇励振の場合
はスリツト端部を短絡点とし、且つ10が零電位点
である事を示している（右図斜線部分）。同図か
ら偶励振、奇励振が同一のマイクロストリツプ線
路で発生したときに、短絡端を異にする事が解
る。
路内での電界分布、右図は励振の状況を示す図
で、ａは偶励振、ｂは奇励振の場合を示す説明図
である。偶励振の場合は、金属導体３の終端短絡
部８を短絡点とするモードであり、奇励振の場合
はスリツト端部を短絡点とし、且つ10が零電位点
である事を示している（右図斜線部分）。同図か
ら偶励振、奇励振が同一のマイクロストリツプ線
路で発生したときに、短絡端を異にする事が解
る。
更に負荷側を見込んだインピーダンスが偶数次
モードに対しては零、奇数次モードに対しては無
限大となるようにしてある。
モードに対しては零、奇数次モードに対しては無
限大となるようにしてある。
なお前記の第三高調波出力の取出しの一例とし
ては、スリツト端部９からλ3／２離れた点にピツ
クアツプを第４図に示す如く配置する。即ち同軸
線路中心導体５は同軸線路４の外導体と同時に用
いられ、所謂るバルンを形成して逆相励振を実現
させることができる。
ては、スリツト端部９からλ3／２離れた点にピツ
クアツプを第４図に示す如く配置する。即ち同軸
線路中心導体５は同軸線路４の外導体と同時に用
いられ、所謂るバルンを形成して逆相励振を実現
させることができる。
今、FETを例にとれば、Ｆ級動作時には理想
的ドレイン端子電子波形及びドレイン電流波形は
第５図に示す如くである。同図でVddはドレイン
側へ付加する電源電圧でドレインの平均電圧とな
り、又ドレインに現れる矩形波電圧のピーク値は
2Vddである。又8Vdd／πRは負荷へ流れる電流
のピーク値を示す。なお、同図で正弦波モデルと
は、入力波に正弦波を加えた時にドレイン電流も
正弦波状に流れると仮定したモデル、数値解析デ
ータとは、FETの内部モデルを等価回路に置換
して過度解析を行い、得られたドレイン電流、ド
レイン電圧を示したものである。
的ドレイン端子電子波形及びドレイン電流波形は
第５図に示す如くである。同図でVddはドレイン
側へ付加する電源電圧でドレインの平均電圧とな
り、又ドレインに現れる矩形波電圧のピーク値は
2Vddである。又8Vdd／πRは負荷へ流れる電流
のピーク値を示す。なお、同図で正弦波モデルと
は、入力波に正弦波を加えた時にドレイン電流も
正弦波状に流れると仮定したモデル、数値解析デ
ータとは、FETの内部モデルを等価回路に置換
して過度解析を行い、得られたドレイン電流、ド
レイン電圧を示したものである。
又負荷抵抗LL＝25Ωでの設計例を第６図に示
す。
す。
同図で○印は従来の方式、●印は本発明の方式
によるもので、F1は基本波の0.95GHz，F2は第二
高調波の1.9GHz，F3は第三高調波の2.85G3Hzに
於けるインピーダンス点であり、従来方式と比較
して大幅に帯域が改善されていることを示してい
る。猶本実施例ではFETを具体例に述べたがバ
イポーラでも同様な効果が得られる事は明らかで
あり更に伝送線路もマイクロストリツプ線路に限
定するものではない。
によるもので、F1は基本波の0.95GHz，F2は第二
高調波の1.9GHz，F3は第三高調波の2.85G3Hzに
於けるインピーダンス点であり、従来方式と比較
して大幅に帯域が改善されていることを示してい
る。猶本実施例ではFETを具体例に述べたがバ
イポーラでも同様な効果が得られる事は明らかで
あり更に伝送線路もマイクロストリツプ線路に限
定するものではない。
（発明の効果）
以上説明したように、本発明はプツシユプル動
作を併用すると同時に、伝送線路の偶モード、奇
モードを利用する事により基本動作周波数と第二
高調波、及び第三高調波とを各々独立に調整出
来、優れた広帯域化を実現できると言う特徴を有
している。又、通常第二、第三高調波あるいはそ
れ以上の高調波を出力側へ増幅する事は効率低下
を招くので、基本波のみを出力出来れば良いが、
本発明ではプツシユプル動作と、偶数次、奇数次
モードに対する負荷側を見たインピーダンスの配
慮により、理想値からずれた場合にも有効に働
き、高効率の増幅を行うことができる。
作を併用すると同時に、伝送線路の偶モード、奇
モードを利用する事により基本動作周波数と第二
高調波、及び第三高調波とを各々独立に調整出
来、優れた広帯域化を実現できると言う特徴を有
している。又、通常第二、第三高調波あるいはそ
れ以上の高調波を出力側へ増幅する事は効率低下
を招くので、基本波のみを出力出来れば良いが、
本発明ではプツシユプル動作と、偶数次、奇数次
モードに対する負荷側を見たインピーダンスの配
慮により、理想値からずれた場合にも有効に働
き、高効率の増幅を行うことができる。
第１図は本発明の一実施例の概要構造図、第２
図は従来例、第３図は第１図に使用するマイクロ
ストリツプ回路の電界分布及び振動モードの説明
図、第４図は第三高調波取出し説明図、第５図は
ドレイン電圧、電流波形図、第６図は基本波、第
二高調波、第三高調波の各インピーダンス値をチ
ヤート図である。 １……半導体増幅素子、２……誘電体基板、３
……金属導体、４……同軸線路、５……同軸線路
中心導体、７……スリツト、８……終端短絡部、
９……スリツト端部。
図は従来例、第３図は第１図に使用するマイクロ
ストリツプ回路の電界分布及び振動モードの説明
図、第４図は第三高調波取出し説明図、第５図は
ドレイン電圧、電流波形図、第６図は基本波、第
二高調波、第三高調波の各インピーダンス値をチ
ヤート図である。 １……半導体増幅素子、２……誘電体基板、３
……金属導体、４……同軸線路、５……同軸線路
中心導体、７……スリツト、８……終端短絡部、
９……スリツト端部。
Claims (1)
- １ Ｆ級で動作する半導体増幅素子を用いた増幅
器に於いて、一対の半導体増幅素子の出力側に基
本動作周波数の２倍の周波数の1/2波長の終端を
接地導体に接続した終端短絡線路を付加し、且つ
該終端短絡線路の導体幅中央に半導体増幅素子の
出力側から半導体増幅素子の容量による位相回り
も含めて基本動作周波数の３倍の周波数の3/4波
長の長さのスリツトを形成し、該スリツトで分離
された一対の終端短絡線路のスリツト端部から基
本動作周波数の３倍の周波数の1/2波長の点に出
力線路を接続し、前記一対の半導体増幅素子の二
入力を各々差動励振して前記一対の半導体増幅素
子の二出力を各々差動出力させ、これにより半導
体増幅素子の出力側から負荷側を見込むインピー
ダンスが基本動作周波数では負荷整合、第二高調
波では短絡、第三高調波では開放となし、Ｆ級動
作を実現させることを特徴とするプツシユプルＦ
級高効率増幅器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23355387A JPS6474813A (en) | 1987-09-17 | 1987-09-17 | Class f push-pull amplifier of high efficiency |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23355387A JPS6474813A (en) | 1987-09-17 | 1987-09-17 | Class f push-pull amplifier of high efficiency |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6474813A JPS6474813A (en) | 1989-03-20 |
| JPH0574244B2 true JPH0574244B2 (ja) | 1993-10-18 |
Family
ID=16956866
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP23355387A Granted JPS6474813A (en) | 1987-09-17 | 1987-09-17 | Class f push-pull amplifier of high efficiency |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6474813A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0591295U (ja) * | 1992-05-25 | 1993-12-14 | 勝造商事株式会社 | 栽培容器 |
| JPH0591294U (ja) * | 1992-05-19 | 1993-12-14 | 勝造商事株式会社 | 植木ポット |
| JPH0898628A (ja) * | 1994-09-30 | 1996-04-16 | Sanko Waizu:Kk | 播種、育苗用ポット |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2503917B2 (ja) * | 1993-09-22 | 1996-06-05 | 日本電気株式会社 | 高効率電力増幅器 |
-
1987
- 1987-09-17 JP JP23355387A patent/JPS6474813A/ja active Granted
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0591294U (ja) * | 1992-05-19 | 1993-12-14 | 勝造商事株式会社 | 植木ポット |
| JPH0591295U (ja) * | 1992-05-25 | 1993-12-14 | 勝造商事株式会社 | 栽培容器 |
| JPH0898628A (ja) * | 1994-09-30 | 1996-04-16 | Sanko Waizu:Kk | 播種、育苗用ポット |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6474813A (en) | 1989-03-20 |
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