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JPH10322145A - Power amplifier for high frequency - Google Patents

Power amplifier for high frequency

Info

Publication number
JPH10322145A
JPH10322145A JP12687597A JP12687597A JPH10322145A JP H10322145 A JPH10322145 A JP H10322145A JP 12687597 A JP12687597 A JP 12687597A JP 12687597 A JP12687597 A JP 12687597A JP H10322145 A JPH10322145 A JP H10322145A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
circuit
capacitor
constant line
distributed constant
frequency
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP12687597A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Yuji Sasaki
勇治 佐々木
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Kyocera Corp
Original Assignee
Kyocera Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Kyocera Corp filed Critical Kyocera Corp
Priority to JP12687597A priority Critical patent/JPH10322145A/en
Publication of JPH10322145A publication Critical patent/JPH10322145A/en
Pending legal-status Critical Current

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Landscapes

  • Control Of Motors That Do Not Use Commutators (AREA)
  • Waveguide Connection Structure (AREA)
  • Microwave Amplifiers (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a power amplifier for high frequencies having a higher harmonics control function, in which it is not necessary to add any higher harmonics control circuit as a separate circuit, and it is possible to facilitate a countermeasure to a request for further miniaturization. SOLUTION: This power amplifier for high frequencies is provided with a high-frequency transistor Q11, an input matching circuit, an output matching circuit, and a bias circuit B connected with the output electrode of the high-frequency transistor Q11, which is constituted of a distribution constant line L13 and a capacitor C15 connected with one part of this in parallel. In this case, the bias circuit B is provided with composite reactance components necessary for functioning as one part of the output matching circuit by the length of the distribution constant line L13 and the capacity of the capacitor C15, and a resonance point for high-order higher harmonics by the distribution constant line L13 and the capacitor C15. The bias circuit B which functions as one part of the output matching circuit supplies DC currents and also functions as a higher harmonics control circuit for removing high-order harmonics. Thus, it is not necessary to provide a separate higher harmonics control circuit.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は通信機器等において
マイクロ波帯等の高周波電力の増幅に使用される高周波
用電力増幅器に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a high-frequency power amplifier used for amplifying high-frequency power in a microwave band or the like in communication equipment or the like.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、マイクロ波帯等の高周波信号を使
用する通信機器等に用いられる高周波用電力増幅器とし
て、高調波制御回路を有した種々の電力増幅器が提案さ
れており、なかでも高効率動作をするために高調波制御
を行なうF級電力増幅器が注目されている。
2. Description of the Related Art In recent years, various power amplifiers having a harmonic control circuit have been proposed as high-frequency power amplifiers used in communication equipment using high-frequency signals in the microwave band or the like. Attention has been focused on class F power amplifiers that perform harmonic control for operation.

【0003】図4に、通信機器等に使用される、高調波
制御回路を有した代表的な高周波用F級電力増幅器の回
路構成の例を回路図で示す。
FIG. 4 is a circuit diagram showing an example of a circuit configuration of a typical high-frequency class F power amplifier having a harmonic control circuit, which is used in communication equipment and the like.

【0004】図4において、Q1は電力増幅を行なう高
周波トランジスタであり、C1・C5はそれぞれ他の回
路との直流成分を遮断するためのデカップリングコンデ
ンサである。C2・L1ならびにC4・L3はそれぞれ
高周波トランジスタQ1の性能を引き出すために入出力
回路とのインピーダンス整合を最適なものとするための
コンデンサおよび分布定数線路、例えばマイクロストリ
ップ線路である。R1・R2はそれぞれ高周波用トラン
ジスタQ1のゲートにバイアス電圧を供給するためのバ
イアス回路を構成する抵抗である。L4は高周波トラン
ジスタQ1のドレインおよび出力のための電流を供給す
るバイアス回路を構成する分布定数線路であり、通常は
基本周波数の4分の1波長の長さになるようにして高周
波トランジスタQ1のドレイン側から見てインピーダン
スが無限大に見えるようにするか、あるいは回路のイン
ピーダンスから見て無視できるほどの大きなインピーダ
ンスとなる長さに設定されている。またこの分布定数線
路L4は、前記長さより短くして出力整合回路の一部の
リアクタンス成分として利用することも可能である。C
6・C7はそれぞれ交流的に接地されたようにするため
のバイパスコンデンサである。これらのうち分布定数線
路L4とバイパスコンデンサC6とにより基本周波数の
高周波信号に対して絶縁状態を確保しつつ直流電流を供
給できる、破線で囲んで示した電源供給回路Sを形成し
ている。
In FIG. 4, Q1 is a high-frequency transistor for amplifying power, and C1 and C5 are decoupling capacitors for cutting off DC components from other circuits. C2 · L1 and C4 · L3 are a capacitor and a distributed constant line, for example, a microstrip line, for optimizing impedance matching with an input / output circuit in order to bring out the performance of the high-frequency transistor Q1. R1 and R2 are resistors constituting a bias circuit for supplying a bias voltage to the gate of the high-frequency transistor Q1. L4 is a distributed constant line constituting a drain circuit of the high-frequency transistor Q1 and a bias circuit for supplying a current for output, and usually has a length of a quarter wavelength of the fundamental frequency so that the drain of the high-frequency transistor Q1 The length is set so that the impedance looks infinite when viewed from the side, or the impedance becomes negligibly large when viewed from the impedance of the circuit. The length of the distributed constant line L4 can be made shorter than the length and used as a reactance component of a part of the output matching circuit. C
Reference numerals 6 and C7 denote bypass capacitors for alternating-current grounding. Among these, a power supply circuit S enclosed by a broken line is formed, which can supply a DC current while ensuring an insulation state with respect to a high frequency signal of a fundamental frequency by the distributed constant line L4 and the bypass capacitor C6.

【0005】そして、分布定数線路L2およびコンデン
サC3は、破線で囲んで示した高調波制御回路としての
2次高調波に対するトラップ回路Tを形成するものであ
る。
[0005] The distributed constant line L2 and the capacitor C3 form a trap circuit T for a second harmonic as a harmonic control circuit indicated by a broken line.

【0006】F級電力増幅器では電圧波形を矩形波・電
流波形を半波にして増幅することから矩形波に不要な基
本周波数の偶数次の周波数成分を除去するため、上記ト
ラップ回路Tは、例えば基本波の2倍の周波数に対して
直列共振点を持つように設定され、それにより2次高調
波に対してインピーダンスが0に見えて接地された状態
になることによって2次高調波を除去するための高調波
制御回路である。
[0006] In the class F power amplifier, since the voltage waveform is amplified with a rectangular wave and a current waveform as a half wave, an even-order frequency component of the fundamental frequency unnecessary for the rectangular wave is removed. It is set to have a series resonance point for a frequency twice as high as the fundamental wave, thereby removing the second harmonic by causing the impedance to appear to be zero and being grounded for the second harmonic. Harmonic control circuit.

【0007】この結果、高周波トランジスタQ1の出力
であるドレインでは2次高調波の成分が削減されてドレ
イン効率が改善されるようになる。
As a result, the second harmonic component is reduced at the drain, which is the output of the high-frequency transistor Q1, so that the drain efficiency is improved.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図4に
示した従来の高周波用F級電力増幅器によれば、高調波
制御回路としてのトラップ回路Tを増幅回路とは別の回
路として付加させなければならず、そのため回路全体が
大きなものとなってしまい、高周波用電力増幅器に対す
るより一層の小型化の要求に対応できないという問題点
があった。
However, according to the conventional high-frequency class F power amplifier shown in FIG. 4, a trap circuit T as a harmonic control circuit must be added as a circuit separate from the amplifier circuit. In other words, the entire circuit becomes large, and there is a problem that it is not possible to meet the demand for further miniaturization of the high-frequency power amplifier.

【0009】本発明は上記事情に鑑みて案出されたもの
であり、高調波制御回路を別の回路として付加する必要
のない、より一層の小型化の要求にも対応可能な、高調
波制御機能を有する高周波用電力増幅器を提供すること
を目的とするものである。
The present invention has been devised in view of the above circumstances, and does not require the addition of a harmonic control circuit as a separate circuit. It is an object of the present invention to provide a high-frequency power amplifier having a function.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】本発明の高周波用電力増
幅器は、制御電極に供給された高周波入力信号を増幅し
出力電極より高周波出力信号として出力する高周波トラ
ンジスタと、前記制御電極に接続され、前記高周波入力
信号の基本周波数に対して入力インピーダンス整合をと
るための入力整合回路と、前記出力電極に接続され、所
望の出力特性に整合をとるための出力整合回路と、前記
出力電極に接続され、直流電流を供給するための分布定
数線路と該分布定数線路の一部に並列接続されたコンデ
ンサとから成るバイアス回路とを具備し、該バイアス回
路は、前記出力整合回路の一部として機能するために必
要な合成リアクタンス成分を有し、かつ前記分布定数線
路と前記コンデンサとにより前記基本周波数の高次の高
調波に対して共振点を有することを特徴とするものであ
る。
A high-frequency power amplifier according to the present invention is connected to a high-frequency transistor for amplifying a high-frequency input signal supplied to a control electrode and outputting it as a high-frequency output signal from an output electrode; An input matching circuit for matching input impedance to a fundamental frequency of the high-frequency input signal, connected to the output electrode, an output matching circuit for matching desired output characteristics, and connected to the output electrode; And a bias circuit including a distributed constant line for supplying a direct current and a capacitor connected in parallel to a part of the distributed constant line, and the bias circuit functions as a part of the output matching circuit. The distributed constant line and the capacitor to resonate with higher harmonics of the fundamental frequency. It is characterized in that it has a.

【0011】本発明の高周波用電力増幅器によれば、高
周波トランジスタの出力電極に直流電流を供給するバイ
アス回路として、分布定数線路とこの分布定数線路の一
部に並列接続されたコンデンサとから成り、その分布定
数線路の長さおよびコンデンサの容量により、出力整合
回路の一部として機能するために必要な合成リアクタン
ス成分を有し、かつその分布定数線路の一部と並列接続
したコンデンサのキャパシタンスと、そのコンデンサと
並列接続されている部分の分布定数線路のインダクタン
スとで合成されるキャパシタ成分を持つ合成リアクタン
スと、コンデンサが並列接続されている部分以外の部分
の分布定数線路のインダクタンス成分とにより直列共振
回路を構成し、その直列共振周波数を基本周波数の高次
の高調波に対する共振点としたことから、このバイアス
回路は、出力整合回路の一部のリアクタンス成分になり
つつ直流電流を供給するという本来の目的を達成すると
ともに、前記基本周波数の任意の高次高調波に対しては
高周波トランジスタの出力電極から見て接地された状態
となってその任意の高次高調波を除去できる高調波制御
回路としても機能するものとなる。この結果、高調波制
御回路を別の回路として付加する必要はなく、より一層
の小型化の要求にも対応可能な、高調波制御機能を有す
る高周波用電力増幅器となるものである。
According to the high frequency power amplifier of the present invention, the bias circuit for supplying a direct current to the output electrode of the high frequency transistor comprises a distributed constant line and a capacitor connected in parallel to a part of the distributed constant line, Due to the length of the distributed constant line and the capacitance of the capacitor, it has a combined reactance component necessary to function as a part of the output matching circuit, and the capacitance of a capacitor connected in parallel with a part of the distributed constant line, Series resonance occurs due to the combined reactance having a capacitor component that is combined with the inductance of the distributed constant line at the portion connected in parallel with the capacitor, and the inductance component of the distributed constant line at a portion other than the portion where the capacitor is connected in parallel. Construct a circuit and adjust its series resonance frequency to higher harmonics of the fundamental frequency. Since the bias point is set, this bias circuit achieves the original purpose of supplying a DC current while becoming a reactance component of a part of the output matching circuit, and at the same time with respect to any higher-order harmonic of the fundamental frequency. As a result, it becomes grounded when viewed from the output electrode of the high-frequency transistor, and functions as a harmonic control circuit capable of removing any higher harmonics. As a result, there is no need to add a harmonic control circuit as a separate circuit, and a high-frequency power amplifier having a harmonic control function capable of responding to a demand for further miniaturization is provided.

【0012】また、このバイアス回路においてコンデン
サのキャパシタンスとそのコンデンサが並列接続される
分布定数線路との合成リアクタンスや分布定数線路のイ
ンダクタンス成分はそれぞれコンデンサの容量値ならび
に分布定数線路の長さ等を調整することにより容易に調
整できることから、高次の高調波としては2次あるいは
3次、4次、5次等の任意の高次の高調波に対して容易
に共振周波数すなわち共振点を調整することが可能であ
り、F級電力増幅器のみならず他の高周波電力増幅器に
も適用でき、高周波用電力増幅器の出力に含まれる高調
波のスプリアスを除去する目的にも使用できるものであ
る。
In the bias circuit, the combined reactance of the capacitance of the capacitor and the distributed constant line to which the capacitor is connected in parallel and the inductance component of the distributed constant line adjust the capacitance value of the capacitor and the length of the distributed constant line, respectively. Therefore, the resonance frequency, that is, the resonance point can be easily adjusted for any higher harmonic such as second, third, fourth, fifth, etc. as the higher harmonic. This is applicable not only to the class F power amplifier but also to other high frequency power amplifiers, and can also be used for the purpose of removing spurious harmonics contained in the output of the high frequency power amplifier.

【0013】[0013]

【発明の実施の形態】次に本発明を添付図面に基づき説
明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Next, the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

【0014】図1は本発明の高周波用電力増幅器の回路
構成の例を示す回路図であり、図4と同様に高周波用F
級電力増幅器を例にとって示している。
FIG. 1 is a circuit diagram showing an example of a circuit configuration of a high-frequency power amplifier according to the present invention.
A class power amplifier is shown as an example.

【0015】図1において、Q11は電力増幅を行なう高
周波トランジスタであり、例えば数百MHzから数GH
zといった分布定数線路が適用できる周波数範囲におい
て用いられるものである。C11・C14はそれぞれ他の回
路との直流成分を遮断するためのデカップリングコンデ
ンサ、C12・L11はそれぞれ高周波トランジスタQ11の
性能を引き出すために入出力回路とのインピーダンス整
合をとるための入力整合回路を構成するコンデンサおよ
び分布定数線路、例えばマイクロストリップ線路であ
る。C13・L12は所望の出力特性、例えば歪み特性・出
力電圧・消費電流等を単独であるいは同時に満足するよ
うな整合をとるための出力整合回路を構成するコンデン
サおよび分布定数線路、例えばマイクロストリップ線路
である。これら入力整合回路は高周波トランジスタQ11
の制御電極に、出力整合回路は高周波トランジスタQ11
の出力電極にそれぞれ接続されている。R11・R12はそ
れぞれ高周波用トランジスタQ11のゲート(制御電極)
にバイアス電圧を供給するためのバイアス回路を構成す
る抵抗である。L13は高周波トランジスタQ11のドレイ
ン(出力電極)および出力のための電流を供給するため
のバイアス回路を構成する例えばマイクロストリップ線
路から成る分布定数線路であり、この分布定数線路L13
とコンデンサC15との合成リアクタンスが出力整合回路
の一部のリアクタンス成分として機能するような長さに
設定されている。なお、インピーダンスは基本周波数の
4分の1波長の長さにしてインピーダンスとして無限大
に見えるようにしたり、基本周波数の4分の1波長の長
さより短くても回路の基本周波数でのインピーダンスの
10倍以上のような、回路のインピーダンスから見て無視
できるほどの大きなインピーダンスとなるような長さに
設定するのではなく、回路の基本周波数でのインピーダ
ンスから見て無視できずに影響を与える範囲で回路の設
計仕様に応じて必要な値となるように設定すればよい。
そして、分布定数線路L13の電源側の一部にはコンデン
サC15が並列接続されており、これら分布定数線路L13
の一部に並列に接続されているコンデンサC15のキャパ
シタンスとそのコンデンサC15と並列接続されている部
分の分布定数線路L13のインダクタンスとで合成される
キャパシタンス成分を持つ合成リアクタンスと、コンデ
ンサC15と並列接続されている部分以外の部分の分布定
数線路L13のインダクタンス成分とにより直列共振回路
を構成し、その直列共振周波数を基本周波数の任意の高
次高調波に調整することによって、基本周波数の任意の
高次高調波に対して共振点を有している。また、C16・
C17はそれぞれ交流的に接地されたようにするためのバ
イパスコンデンサである。これらのうちコンデンサC15
が並列接続された分布定数線路L13とバイパスコンデン
サC16とにより、一点鎖線で囲んだ高調波制御機能を有
する共振回路部Dが構成された、破線で囲んで示したバ
イアス回路Bを形成している。
In FIG. 1, Q11 is a high-frequency transistor for amplifying power, for example, several hundred MHz to several GH.
This is used in a frequency range to which a distributed constant line such as z can be applied. C11 and C14 are decoupling capacitors for blocking DC components from other circuits, respectively, and C12 and L11 are input matching circuits for impedance matching with the input / output circuit to bring out the performance of the high-frequency transistor Q11. The constituent capacitors and distributed constant lines, for example, microstrip lines. C13 and L12 are capacitors and distributed constant lines, for example, microstrip lines, which constitute an output matching circuit for achieving matching so as to satisfy desired output characteristics such as distortion characteristics, output voltage, current consumption, etc. singly or simultaneously. is there. These input matching circuits are high-frequency transistors Q11
The output matching circuit is a high-frequency transistor Q11
Are connected to the respective output electrodes. R11 and R12 are the gates (control electrodes) of the high-frequency transistor Q11, respectively.
Is a resistance constituting a bias circuit for supplying a bias voltage to the bias circuit. L13 is a distributed constant line composed of, for example, a microstrip line constituting a drain (output electrode) of the high-frequency transistor Q11 and a bias circuit for supplying a current for output.
The length is set so that the combined reactance of the output matching circuit and the capacitor C15 functions as a reactance component of a part of the output matching circuit. The impedance is set to a quarter wavelength of the fundamental frequency so that the impedance looks infinite as an impedance. Even if the impedance is shorter than a quarter wavelength of the fundamental frequency, the impedance of the circuit at the fundamental frequency is reduced.
Rather than setting the length so that it is negligibly large when viewed from the impedance of the circuit, such as 10 times or more, the range that can not be ignored when viewed from the impedance at the fundamental frequency of the circuit In this case, the value may be set to a required value according to the circuit design specifications.
A capacitor C15 is connected in parallel to a part of the distributed constant line L13 on the power supply side.
And a combined reactance having a capacitance component combined by the capacitance of a capacitor C15 connected in parallel with a part of the capacitor C15 and the inductance of a distributed constant line L13 connected in parallel with the capacitor C15, and connected in parallel with the capacitor C15. A series resonance circuit is formed by the inductance component of the distributed constant line L13 other than the portion where the resonance frequency is set, and the series resonance frequency is adjusted to an arbitrary higher-order harmonic of the fundamental frequency. It has a resonance point for the second harmonic. Also, C16
C17 is a bypass capacitor for grounding each other AC. Of these, capacitor C15
Are connected in parallel to form a bias circuit B enclosed by a dashed line in which a resonance circuit section D having a harmonic control function surrounded by an alternate long and short dash line is constituted by a distributed constant line L13 and a bypass capacitor C16. .

【0016】このように本発明の高周波用電力増幅器に
よれば、バイアス回路Bが分布定数線路L13と分布定数
線路L13に並列接続されたコンデンサC15により構成さ
れた共振回路部Dにより基本周波数の任意の高次高調波
に対して共振点を有することから、任意の高次高調波に
対してインピーダンスが0に見えて接地された状態とな
る。例えばF級電力増幅器であれば、共振点を基本周波
数の2次高調波に設定することによって、電圧波形を矩
形波に近づけるために不要な基本周波数の偶数次すなわ
ち2次高調波を除去することができるものとなり、この
結果、高周波トランジスタQ11の出力であるドレインで
は2次高調波の成分が削減されてドレイン効率が改善さ
れるようになる。
As described above, according to the high-frequency power amplifier of the present invention, the bias circuit B has an arbitrary fundamental frequency by the resonance circuit section D constituted by the distributed constant line L13 and the capacitor C15 connected in parallel to the distributed constant line L13. Has a resonance point with respect to the higher-order harmonics, the impedance appears to be 0 for any higher-order harmonics, and the state is grounded. For example, in the case of a class F power amplifier, by setting the resonance point to the second harmonic of the fundamental frequency, an even-number order, that is, the second harmonic, of the fundamental frequency that is unnecessary to approximate the voltage waveform to a rectangular wave is removed. As a result, in the drain, which is the output of the high-frequency transistor Q11, the second harmonic component is reduced and the drain efficiency is improved.

【0017】しかも、基本周波数の2次高調波を別の高
調波制御回路を付加することなく除去できることから、
極めて小型の高周波用電力増幅器となる。
In addition, since the second harmonic of the fundamental frequency can be removed without adding another harmonic control circuit,
It becomes a very small high frequency power amplifier.

【0018】次に、分布定数線路とその分布定数線路の
一部に並列接続されたコンデンサとから成る、本発明の
高周波用電力増幅器のバイアス回路における共振回路部
の例を図2(a)〜(c)に示す。
Next, an example of a resonance circuit section in a bias circuit of a high-frequency power amplifier according to the present invention, comprising a distributed constant line and a capacitor connected in parallel to a part of the distributed constant line, is shown in FIGS. It is shown in (c).

【0019】図2(a)は図1に示した共振回路部Dと
同じ構成の共振回路部を示す平面図であり、L21は例え
ばストリップ線路やマイクロストリップ線路等から成る
分布定数線路であり、その一部をコの字型に屈曲させて
形成されている。またC21はその分布定数線路L21の屈
曲させた部分に接続されたコンデンサであり、この例で
は積層セラミックチップコンデンサを用いた場合を示し
ており、コンデンサ本体部C21aの両端に形成された外
部電極C21bにより分布定数線路L21と並列に接続され
ている。
FIG. 2A is a plan view showing a resonance circuit section having the same configuration as the resonance circuit section D shown in FIG. 1. L21 is a distributed constant line composed of, for example, a strip line or a microstrip line. A part thereof is bent in a U shape. C21 is a capacitor connected to the bent portion of the distributed constant line L21. In this example, a multilayer ceramic chip capacitor is used, and external electrodes C21b formed at both ends of the capacitor body C21a are shown. Is connected in parallel with the distributed constant line L21.

【0020】これにより、分布定数線路L21の一部と並
列接続したコンデンサC21のキャパシタンスと、そのコ
ンデンサC21と並列接続されている部分の分布定数線路
L21のインダクタンスとで合成されるキャパシタ成分を
持つ合成リアクタンスと、コンデンサC21と並列接続さ
れている部分以外の部分の分布定数線路L21のインダク
タンス成分とにより、基本高周波の任意の高次高調波に
対して共振点を有するように設定されている。
As a result, a composite having a capacitor component composed of the capacitance of the capacitor C21 connected in parallel with a part of the distributed constant line L21 and the inductance of the distributed constant line L21 in a part connected in parallel with the capacitor C21. The reactance and the inductance component of the distributed constant line L21 other than the portion connected in parallel with the capacitor C21 are set so as to have a resonance point with respect to an arbitrary higher-order harmonic of the fundamental high frequency.

【0021】ここで、コンデンサC21が分布定数線路L
21に並列接続された部分のリアクタンスは、コンデンサ
C21とその並列部分の分布定数線路L21のインダクタン
ス成分との合成リアクタンスになり、キャパシタンス成
分とインダクタンス成分とは互いに打ち消し合う。その
結果、コンデンサC21のキャパシタンス成分は本来の容
量値よりも小さくなるが、並列部分の分布定数線路L21
のインダクタンス成分がコンデンサC21のキャパシタン
ス成分よりも大きくならないようにし、並列部分がキャ
パシタンス成分となるように設定することが必要であ
る。
Here, the capacitor C21 is a distributed constant line L
The reactance of the portion connected in parallel to 21 is a combined reactance of the capacitor C21 and the inductance component of the distributed constant line L21 in the parallel portion, and the capacitance component and the inductance component cancel each other. As a result, the capacitance component of the capacitor C21 becomes smaller than the original capacitance value, but the distributed constant line L21
Must be set so that the inductance component is not greater than the capacitance component of the capacitor C21, and the parallel portion is a capacitance component.

【0022】また、コンデンサC21と分布定数線路L21
との並列部分は並列共振点を有することとなるが、この
回路が効果のある周波数ではこの並列部分がキャパシタ
成分を持つように設定するので直列共振回路部の共振点
はこの並列共振点より低い周波数となるため、本発明の
作用効果が妨げられることはない。
The capacitor C21 and the distributed constant line L21
Will have a parallel resonance point, but at a frequency where this circuit is effective, this parallel part is set to have a capacitor component, so the resonance point of the series resonance circuit is lower than this parallel resonance point. Since the frequency is used, the operation and effect of the present invention are not hindered.

【0023】なお、分布定数線路L21の屈曲部を線路の
中心付近に設けてコンデンサC21を分布定数線路L21の
中心付近に配置した場合であっても、共振回路部として
共振点を有することから、高調波制御機能を有しトラッ
プ回路として成立するものとなる。
Even when the bent portion of the distributed constant line L21 is provided near the center of the line and the capacitor C21 is disposed near the center of the distributed constant line L21, since the resonance circuit has a resonance point as a resonance circuit portion, It has a harmonic control function and is realized as a trap circuit.

【0024】図2(b)は他の構成の共振回路部を示す
平面図であり、L22はL21と同様の分布定数線路であ
り、この例ではコの字型の屈曲部は形成していない。ま
たC22はその分布定数線路L22の上に載置されて接続さ
れたコンデンサ(積層セラミックチップコンデンサ)で
あり、コンデンサ本体部C22aの両端に形成された外部
電極C22bにより分布定数線路L22と並列に接続されて
いる。
FIG. 2B is a plan view showing a resonance circuit portion having another configuration. L22 is a distributed constant line similar to L21. In this example, a U-shaped bent portion is not formed. . C22 is a capacitor (multilayer ceramic chip capacitor) mounted and connected on the distributed constant line L22, and is connected in parallel with the distributed constant line L22 by external electrodes C22b formed at both ends of the capacitor body C22a. Have been.

【0025】これにより、分布定数線路L22の一部に並
列に接続されているコンデンサC22のキャパシタンスと
そのコンデンサC22と並列接続されている部分の分布定
数線路L22のインダクタンスとで合成されるキャパシタ
ンス成分を持つ合成リアクタンスと、コンデンサC22と
並列接続されている部分以外の部分の分布定数線路L22
のインダクタンス成分とにより、基本高周波の任意の高
次高調波に対して共振点を有するように設定されてい
る。
Thus, a capacitance component synthesized by the capacitance of the capacitor C22 connected in parallel to a part of the distributed constant line L22 and the inductance of the distributed constant line L22 in the part connected in parallel with the capacitor C22 is calculated. And the distributed reactance line L22 of the portion other than the portion connected in parallel with the capacitor C22.
Are set so as to have a resonance point with respect to any higher harmonic of the fundamental high frequency.

【0026】この例では、コンデンサC22が分布定数線
路L22に並列接続された部分のリアクタンスは、その並
列部分の分布定数線路L22のインダクタンス成分が極め
て小さいことから小さな合成リアクタンスになり、キャ
パシタンス成分の低下も小さいものとなり、コンデンサ
C22と分布定数線路L22との並列部分の並列共振点によ
る影響もないものとなる。
In this example, the reactance of the portion where the capacitor C22 is connected in parallel to the distributed constant line L22 becomes a small combined reactance because the inductance component of the distributed constant line L22 of the parallel portion is extremely small, and the capacitance component decreases. Is also small, and there is no influence of the parallel resonance point of the parallel portion of the capacitor C22 and the distributed constant line L22.

【0027】なお、このような例においても、分布定数
線路L22の線路の中心付近にコンデンサC22を配置して
もよい。
In such an example, the capacitor C22 may be arranged near the center of the distributed constant line L22.

【0028】図2(c)はさらに他の構成の共振回路部
を示す平面図であり、L23はL21と同様の分布定数線路
であり、その一部をコの字型に屈曲させて形成されてい
るとともに、その屈曲させた部分に複数の短絡線路L23
a・L23b・L23cがはしご形に形成されたものであ
る。またC23はその分布定数線路L23の屈曲させた部分
に同図(a)と同様に接続されたコンデンサ(積層セラ
ミックチップコンデンサ)であり、コンデンサ本体部C
23aの両端に形成された外部電極C23bにより分布定数
線路L23と並列に接続されている。
FIG. 2C is a plan view showing a resonance circuit portion having still another configuration. L23 is a distributed constant line similar to L21, and a part thereof is formed by bending a portion into a U-shape. And a plurality of short-circuit lines L23
a, L23b and L23c are formed in a ladder shape. C23 is a capacitor (multilayer ceramic chip capacitor) connected to the bent portion of the distributed constant line L23 in the same manner as in FIG.
It is connected in parallel with the distributed constant line L23 by external electrodes C23b formed at both ends of 23a.

【0029】これにより、分布定数線路L23の一部と並
列接続したコンデンサC23のキャパシタンスと、そのコ
ンデンサC23と並列接続されている部分の分布定数線路
L23のインダクタンスとで合成されるキャパシタンス
成分を持つ合成リアクタンスと、コンデンサC23と並
列接続されている部分以外の部分の分布定数線路L23の
インダクタンス成分とにより、基本高周波の任意の高次
高調波に対して共振点を有するように設定されている。
As a result, a composite having a capacitance component composed of the capacitance of the capacitor C23 connected in parallel with a part of the distributed constant line L23 and the inductance of the distributed constant line L23 in a part connected in parallel with the capacitor C23. The reactance and the inductance component of the distributed constant line L23 in a portion other than the portion connected in parallel with the capacitor C23 are set so as to have a resonance point for an arbitrary higher-order harmonic of the fundamental high frequency.

【0030】ここで、本例においては、コンデンサC23
が分布定数線路L23に並列接続された部分のリアクタン
スはコンデンサC23とその並列部分の分布定数線路L23
のインダクタンス成分との合成リアクタンスになるが、
分布定数線路L23の屈曲させた部分に複数の短絡線路L
23a・L23b・L23cがはしご形に形成されていること
から、これらのうち所定の短絡線路を切断することによ
り分布定数線路L23の並列部分のインダクタンス成分を
調整することができ、コンデンサC23を接続後に並列部
分のキャパシタンス成分を調整して共振回路部について
所望の共振点を得ることができるものとなる。
Here, in this embodiment, the capacitor C23
The reactance of the portion connected in parallel with the distributed constant line L23 is the capacitor C23 and the distributed constant line L23 of the parallel portion.
Is the combined reactance with the inductance component of
A plurality of short-circuit lines L are provided at the bent portion of the distributed constant line L23.
Since 23a, L23b and L23c are formed in a ladder shape, it is possible to adjust the inductance component of the parallel portion of the distributed constant line L23 by cutting a predetermined short-circuit line among them, and after connecting the capacitor C23. By adjusting the capacitance component of the parallel portion, a desired resonance point can be obtained for the resonance circuit portion.

【0031】なお、本例においても、分布定数線路L23
の屈曲部を線路の中心付近に設けてコンデンサC23を分
布定数線路L23の中心付近に配置してもよい。
Incidentally, also in this example, the distributed constant line L23
May be provided near the center of the line, and the capacitor C23 may be arranged near the center of the distributed constant line L23.

【0032】また、これら図2(a)〜(c)において
共振回路部の共振点を所望の値に設定するためにコンデ
ンサの容量値を調整するには、例えば容量値の異なるコ
ンデンサと付け替えればよく、あるいは可変容量のコン
デンサを使用して容量値を調整してもよい。
In FIGS. 2A to 2C, in order to adjust the capacitance value of the capacitor in order to set the resonance point of the resonance circuit portion to a desired value, for example, it is possible to replace the capacitor with a capacitor having a different capacitance value. Alternatively, the capacitance value may be adjusted using a variable capacitance capacitor.

【0033】次に、本発明の高周波用電力増幅器の回路
構成の他の例を図3に図1と同様の回路図で示す。
Next, another example of the circuit configuration of the high frequency power amplifier of the present invention is shown in FIG. 3 in the same circuit diagram as FIG.

【0034】図3において図1と同じ箇所には同じ符号
を付してあり、図1の例との構成上の相違点は、高周波
トランジスタQ11のドレイン(出力電極)および出力の
ための電流を供給するためのバイアス回路を構成する分
布定数線路L13’の、高周波トランジスタQ11のドレイ
ン(出力電極)側の一部にコンデンサC15’が並列接続
されており、このコンデンサC15’とコンデンサC15’
が並列接続された分布定数線路L13’とバイパスコンデ
ンサC16’とにより、一点鎖線で囲んだ高調波制御機能
を有する共振回路部D’が構成された、破線で囲んで示
したバイアス回路B’を形成している点である。
In FIG. 3, the same parts as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and the difference from the example of FIG. 1 is that the drain (output electrode) of the high-frequency transistor Q11 and the current for output are A capacitor C15 'is connected in parallel to a part of the distributed constant line L13' constituting the bias circuit for supplying the drain (output electrode) of the high-frequency transistor Q11, and this capacitor C15 'and capacitor C15' are connected in parallel.
Are connected in parallel to each other by a distributed circuit L13 'and a bypass capacitor C16' to form a resonance circuit section D 'having a harmonic control function surrounded by a dashed line. It is the point that forms.

【0035】このような本発明の高周波用電力増幅器に
よっても、図1に示した例と同様に、バイアス回路B’
が分布定数線路L13’と分布定数線路L13’に並列接続
されたコンデンサC15’により構成された共振回路部
D’により基本周波数の任意の高次高調波に対して共振
点を有することから、任意の高次高調波に対してインピ
ーダンスが0に見えて接地された状態となる。例えばF
級電力増幅器であれば、共振点を基本周波数の2次高調
波に設定することによって、電圧波形を矩形波に近づけ
るために不要な基本周波数の偶数次すなわち2次高調波
を除去することができるものとなり、この結果、高周波
トランジスタQ11の出力であるドレインでは2次高調波
の成分が削減されてドレイン効率が改善されるようにな
る。
With such a high-frequency power amplifier of the present invention, similarly to the example shown in FIG. 1, the bias circuit B '
Has a resonance point for an arbitrary higher-order harmonic of the fundamental frequency by a resonance circuit section D 'constituted by a distributed constant line L13' and a capacitor C15 'connected in parallel to the distributed constant line L13'. The impedance appears to be 0 with respect to the higher-order harmonic, and is grounded. For example, F
In the case of a class power amplifier, by setting the resonance point to the second harmonic of the fundamental frequency, it is possible to remove the even-order, that is, the second harmonic of the fundamental frequency which is unnecessary in order to approximate the voltage waveform to a rectangular wave. As a result, in the drain which is the output of the high-frequency transistor Q11, the second harmonic component is reduced and the drain efficiency is improved.

【0036】しかも、基本周波数の2次高調波を別の高
調波制御回路を付加することなく除去できることから、
極めて小型の高周波用電力増幅器となる。
In addition, since the second harmonic of the fundamental frequency can be removed without adding another harmonic control circuit,
It becomes a very small high frequency power amplifier.

【0037】なお、以上の実施の形態の例では高周波用
F級電力増幅器において基本周波数の2次高調波を除去
する高調波制御機能を有する例に基づいて説明したが、
本発明の高周波用電力増幅器はこれらに限定されるもの
ではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲であれば種々
の変更は可能である。例えば、前述のように2次よりさ
らに高次の高調波に対して共振点を調整してもよく、F
級電力増幅器以外の他の高周波電力増幅器に適用しても
よく、また、高周波用電力増幅器の出力に含まれる高調
波のスプリアスを除去する目的に使用してもよい。
The above embodiment has been described based on an example in which the high-frequency class F power amplifier has a harmonic control function for removing the second harmonic of the fundamental frequency.
The high frequency power amplifier of the present invention is not limited to these, and various changes can be made without departing from the scope of the present invention. For example, as described above, the resonance point may be adjusted for higher harmonics than the second harmonic.
The present invention may be applied to other high-frequency power amplifiers other than the class power amplifier, and may be used for removing spurious harmonics contained in the output of the high-frequency power amplifier.

【0038】[0038]

【発明の効果】本発明の高周波用電力増幅器によれば、
高周波トランジスタの出力電極に直流電流を供給するバ
イアス回路として、分布定数線路とこの分布定数線路の
一部に並列接続されたコンデンサとから成り、その分布
定数線路の長さおよびコンデンサの容量により、出力整
合回路の一部として機能するために必要な合成リアクタ
ンス成分を有し、かつ、その分布定数線路の一部と並列
接続したコンデンサのキャパシタンスと、そのコンデン
サと並列接続されている部分の分布定数線路のインダク
タンスとで合成されるキャパシタンス成分を持つ合成リ
アクタンスと、コンデンサと並列接続されている部分以
外の部分の分布定数線路のインダクタンス成分とにより
直列共振回路を構成し、その直列共振周波数を基本周波
数の任意の高次高調波に対する共振点としたことから、
このバイアス回路は、出力整合回路の一部のリアクタン
ス成分として機能しつつ直流電流を供給するという本来
の目的を達成するとともに、基本周波数の任意の高次高
調波に対しては高周波トランジスタの出力電極から見て
接地された状態となってその任意の高次高調波を除去で
きる高調波制御回路としても機能するものとなる。この
結果、高調波制御回路を別の回路として付加する必要は
なく、より一層の小型化の要求にも対応可能な、高調波
制御機能を有する高周波用電力増幅器となる。
According to the high frequency power amplifier of the present invention,
As a bias circuit for supplying a direct current to the output electrode of the high-frequency transistor, the bias circuit includes a distributed constant line and a capacitor connected in parallel to a part of the distributed constant line, and the output is determined by the length of the distributed constant line and the capacitance of the capacitor. A capacitor having a combined reactance component necessary to function as a part of a matching circuit, and a capacitance of a capacitor connected in parallel with a part of the distributed constant line, and a distributed constant line of a part connected in parallel with the capacitor A series resonance circuit is composed of a combined reactance having a capacitance component combined with the inductance of the distributed constant line in a portion other than the portion connected in parallel with the capacitor, and the series resonance frequency is set to the fundamental frequency. Because the resonance point for any higher harmonics
This bias circuit achieves the original purpose of supplying a DC current while functioning as a reactance component of a part of the output matching circuit, and also provides an output electrode of a high-frequency transistor for an arbitrary higher-order harmonic of the fundamental frequency. It becomes a grounded state when viewed from above, and also functions as a harmonic control circuit capable of removing any higher harmonics. As a result, it is not necessary to add a harmonic control circuit as a separate circuit, and a high-frequency power amplifier having a harmonic control function capable of responding to a demand for further downsizing.

【0039】また、このバイアス回路においてコンデン
サのキャパシタンス成分と分布定数線路のインダクタン
ス成分とはそれぞれコンデンサの容量値ならびに分布定
数線路の長さ等を調整することにより容易に調整できる
ことから、2次高調波に限らずさらに高次の高調波に対
しても容易に共振点を調整することが可能であり、F級
電力増幅器のみならず他の高周波電力増幅器にも適用で
き、高周波用電力増幅器の出力に含まれる高調波のスプ
リアスを除去する目的にも使用できる。
In this bias circuit, the capacitance component of the capacitor and the inductance component of the distributed constant line can be easily adjusted by adjusting the capacitance value of the capacitor and the length of the distributed constant line, respectively. The resonance point can be easily adjusted not only for higher harmonics but also for other high-frequency power amplifiers. It can also be used for the purpose of removing spurious harmonics included.

【0040】従って、本発明によれば、高調波制御回路
を別の回路として付加する必要のない、より一層の小型
化の要求にも対応可能な、高調波制御機能を有する高周
波用電力増幅器を提供することができた。
Therefore, according to the present invention, there is no need to add a harmonic control circuit as a separate circuit, and a high-frequency power amplifier having a harmonic control function capable of responding to a demand for further downsizing. Could be provided.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の高周波用電力増幅器の回路構成の例を
示す回路図である。
FIG. 1 is a circuit diagram showing an example of a circuit configuration of a high-frequency power amplifier according to the present invention.

【図2】(a)〜(c)はそれぞれ本発明の高周波用電
力増幅器にかかるバイアス回路の共振回路部の構成の例
を示す平面図である。
FIGS. 2A to 2C are plan views each showing an example of a configuration of a resonance circuit section of a bias circuit according to the high-frequency power amplifier of the present invention.

【図3】本発明の高周波用電力増幅器の回路構成の他の
例を示す回路図である。
FIG. 3 is a circuit diagram showing another example of the circuit configuration of the high-frequency power amplifier of the present invention.

【図4】従来の高周波用F級電力増幅器の回路構成の例
を示す回路図である。
FIG. 4 is a circuit diagram showing an example of a circuit configuration of a conventional high-frequency class F power amplifier.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

Q11・・・・・・・高周波トランジスタ B、B’・・・・・バイアス回路 L13、L13’・・・分布定数線路(マイクロストリップ
線路) C15、C15’・・・コンデンサ
Q11: High frequency transistor B, B '... Bias circuit L13, L13': Distributed constant line (microstrip line) C15, C15 ': Capacitor

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 制御電極に供給された高周波入力信号を
増幅し出力電極より高周波出力信号として出力する高周
波トランジスタと、前記制御電極に接続され、前記高周
波入力信号の基本周波数に対して入力インピーダンス整
合をとるための入力整合回路と、前記出力電極に接続さ
れ、所望の出力特性に整合をとるための出力整合回路
と、前記出力電極に接続され、直流電流を供給するため
の分布定数線路と該分布定数線路の一部に並列接続され
たコンデンサとから成るバイアス回路とを具備し、該バ
イアス回路は、前記出力整合回路の一部として機能する
ために必要な合成リアクタンス成分を有し、かつ前記分
布定数線路と前記コンデンサとにより前記基本周波数の
高次の高調波に対して共振点を有することを特徴とする
高周波用電力増幅器。
1. A high-frequency transistor for amplifying a high-frequency input signal supplied to a control electrode and outputting the signal as a high-frequency output signal from an output electrode; An output matching circuit connected to the output electrode for matching to a desired output characteristic; a distributed constant line connected to the output electrode for supplying a direct current; A bias circuit comprising a capacitor connected in parallel to a part of the distributed constant line, the bias circuit having a combined reactance component necessary to function as a part of the output matching circuit, and A high-frequency power amplifier having a resonance point with respect to a higher-order harmonic of the fundamental frequency by a distributed constant line and the capacitor.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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US6570451B2 (en) 2000-11-30 2003-05-27 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha High-frequency power amplifier

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