JPS605615A - マイクロ波電力増幅器 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、ヤイクロ波電力増幅器に関するものでで、さ
らに詳細に言えば、第２高調波に対する回路特性を考慮
したマイクロ波電力増幅器に関する。

従来例の構成とその問題点 マイクロ波発生回路またはマイクロ波送信回路を駆動す
るのに要する電力のほとんどすべては電力増幅器が消費
する。このため、電力増幅器の効率はその用途の一例で
ある可搬型通信機や誘電加熱器の加熱熱源の°駆動電源
の大きさや放熱器の大きさを決める要因になる。このこ
とから電力増幅器の効率を高めることが通信機や誘電加
熱器の性能向上や重量、大きさの削減に直結する。

このような点に鑑み、フレテリツク・Ｈ・ラージｌｍＦ
ＥＴを電力増幅器に使って送信機の効率を上げる」　Ｎ
ＩＫＫＥＩ　ＥＬＥＣＴＲＯＮＩＣＳ（１９７６，９，
２０）の文献に見られる様に増幅器をＦ級モード動作さ
せることにより、増幅器特性を改善する手段が提案され
ている。このＦ級モード動作の基本概念は、偶数次高調
波に対しては短絡、奇数次に対しては開放となるインピ
ーダンスを増幅素子の出力端に接続することである。

しかしながらマイクロ波増幅素子の出力容量および出力
リードインダクタンスなどの影響から実装設計において
は必ずしも偶数次高調波に対するインピーダンスが短絡
、奇数次に対して開放となるインピーダンスがＦ級動作
を実現させることにはならない。

特に数十ワット以上の大出力動作をするマイクロ波増幅
器においては、増幅素子か非線形動作をするために上記
の出力容量あるいは出力インダクタンスを正確に定量化
することは、困難である。

また増幅素子の特性ばらつきをも考慮すると、Ｆ級モー
ド動作をさせるべき回路設計は大変な労力を要する。

発り」の目的 本発明は上記の点に鑑み、高調波成分の中で特にその電
力量が大きい第２高調波にｍ　ｌＦ’ｌ　Ｌ、この第２
高調波に対する回路インピーダンスを簡ｒ１′Ｌに”Ｊ
’　＊てきる回路を提供し、この第２高調波に対する回
路インピーダンスの最適化をはかり、増幅器Ｑ、ｌｉ件
を向上させたマイクロ波電力増１す１°Ｉ器を提供する
ことを目的とするものである。

発明の構成 」二記目的に対し、木発Ｅ！／］は基本波長の約８分の
１の長さをイ１するマイクロストリップ線路を基本波に
基づいて設計された増幅回路に併設し、このマイクロス
トリップ線路の中央をアース接続し、両端とアース間に
適当な容量をそれぞれ接続する構成としている。このだ
め基本波に対する回路インピーダンスとは独立に第２高
調波に対する回路インピーダンスを変化させることかで
き、第２高調波に対する回路インピーダンスの最適化ｉ
、Ｂｆｔ記容量の最適値を選ぶことにより達成できる。

実施例の説明 以下、本発明の一実施例を図面を参照して説明する。

第１図は木発す１の一実施例を示すマイクロ波電力増幅
器の構成図である。

増幅素子１の入力側には、マイクロストリップ線路を用
いて構成された基本波に対して所望の特性を有する入力
整合回路２が配され、出力側には、基本波に対して所望
の特性をイ〕する出力整合回路３が配されている。これ
らの入力／出力整合回路が増幅回路の基本である。一方
、基本波に基づく増幅回路と適当な間隔Ｓでもって配ら
れた’ｌ＃ｊ　Ｗ　。

長さｔが基本波長の約８分の１の長さを有するマイクロ
ストリップ線路４が何段、されている。

このマイクロストリップ線路４は、その中央部をアース
接続するとともに、両端にそれぞれ適当光な容量Ｃ１，
Ｃ２がアース間に接続された構成をとっている。増幅素
子１の出力端より出力整合回路３側を見た回路インピー
ダンスヲＺＬの基本波に対するインピーダンスｚ、　（
ｆ　）と第２高調波に対する回路インピーダンスｚ、（
２ｆ）とにおいて前記容量：Ｃ，，Ｃ２の値を変えるこ
とによりｚ、（ａｆ）をＺＬ（■）とほぼ独立に変化さ
せることができる。

（具体的な特性は第２図で説明する）。

Ｃ３，Ｃ５は、ＤＣカット用カップリングコンデンザ、
Ｃ４，Ｃ６はバイアスコンテンサ、ＲＦＣ，。

ＲＦＣ２は高周波チョークコイルである。

第２図は、第１図に示すマイクロ波電力増幅器の増幅素
子出力に接続されるインピーダンス特性図である。

この図はＣ１≠１　ｐ　Ｆとし、Ｃ２＝１〜３ｐＦ　と
変化させた時のＺＬ（ｆ）　、　ｚ、（２ｆ）特性を示
すものである。

ＺＬ（ｆ）はＣ２の変化に対し、はぼ一定の値（点Ｄ）
となっているのに対し、ＺＬ（ｆ）は第２図のスミス図
表の外周に沿ってほぼ一周の特性変化（点Ａ〜点Ｂ〜点
Ｃ）を生じている。

すなわち、本発明に示すような構成の電力増幅回路にお
いては、基本波に対して最適に設計された整合回路特性
を損なうことなく、独立に第２高調波に対する回路イン
ピーダンスを変化させることが可能である。

第２高周波に対する出力インピーダンスＺ　、（２ｆ）
は理想的には短絡（第２図中の点Ｅ）であるが、使用す
る増幅素子の出力容量、出力インダクタンスなどの影響
を受けて短絡からずれる。また同タイプの増幅素子にお
いて製造ばらつきなどの影響を受けて最適なｚ、（２ｆ
）は個々に異なる。　このよう々場合、第２高調波に対
するインピーダンスｚ、（２ｆ）の最適化をはかる上で
、容量Ｃ１，Ｃ２の値を可変させるだけでよく設計が効
率的である。

以上に示しだ構成の増幅回路に対し、容量可変コンデン
サを０１．Ｃ２に用いると増幅素子を実装し実動作させ
なからＣ，、Ｃ２の容量を変化させて最適な第２高調波
に対するインピーダンスを形成させることができる。そ
の結果、増幅素子はＦ級動作に準じた特性を生じ、高効
率動作を行なう。

なお図においては出力側にのみ第２高調波に影響を与え
る回路を何段しているが、入力／出力両方に４ＸＪ設し
ても梧わない。

発明の効果 以上本発明は、中央をアースに接続するとともに両端に
それぞれ所望の容・量を接続してなる基本波長の約８分
の１の長さを有するマイクロストリップ線路を基本波に
基づいて設計された増幅回路に（＝Ｊ設したマイクロ波
電力増幅器を提供するものであり、 （１）基本波と第２高調波とに対する回路インピーダン
スを独泣に変化させることができ、第２高調波に対する
回路インピーダンスの増幅特性に与える影響の定性化が
てきるとともにインピーダンスの似適化が容易に達成で
きる。

（２）素子のばらつきに対し容量を変えるだけで吸収で
きる。

等の効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示すマイクロ波Ｃ力増幅器
の構成図、第２図は第１図に示すマイクロ波電力増幅器
の増幅素子出力に接続されるインピーダンス特性図であ
る。 ２・・・・・・入力整合回路（基本波に基ついて設計さ
れた増幅回路の一部）、３・・・・・出力整合回路（基
本波に基づいて設計された増幅回路の一部）、４・・・
・・基本波の約８分の１なる長さを有するマイクロスト
リップ線路、Ｃ１，Ｃ２・・・・・・容量。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 基本波長の約８分の１の長さをイ１するマイクロストッ
   プ線路の中央をアースす−るとともに両端とアースとの
   間にそれぞれ容量を接続し、基本波に基ついて設計され
   た増幅回路に前記マイクロストリップ線路を付設したマ
   イクロ波電力増１１ｇ器。