放大器电路制造技术

本发明专利技术涉及以基本角频率ω０进行操作的放大器电路，包括：由等效电路表示的晶体管，该等效电路包括：等效输出电流源、作为相对于等效输出电流源的输出结点的并行寄生电容器的漏极－源极电容器、及作为连接在等效输出电流源和漏极输出结点间的串行寄生电感器的漏极电感器；谐波频率处理电路，包括与漏极输出结点连接的输入和输出结点；谐振电路部件，提供在谐波频率处理电路的输出结点和接地结点之间，且包括具有相互不同谐振频率的（２ｎ＋１）个谐振器；以及负载电阻，提供在谐波频率处理电路的后级中。（２ｎ＋１）个谐振器的谐振频率与当谐波频率处理电路的输出结点短路到接地结点时形成在漏极输出结点和接地结点之间的ｎ个零点和（ｎ＋１）个极点的频率一致。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种使用晶体管的放大器电路。
技术介绍
假设，当从晶体管输出端子看负载侧时，其阻抗对于偶次谐波短路并且对于奇次 谐波导通。在这样的情况下，偶次谐波中的输出仅包括电流分量而奇次谐波中的输出仅包 括电压分量。即，在谐波电路中不存在功率消耗。此外，如果将基波中的功率因数设置为-1， 那么能够实现100%的功率效率。采用此原理的放大器电路被已知为F类放大器电路。相反地，假设，当从晶体管输出端子看负载侧时，其阻抗对于偶次谐波导通并且对 于奇次谐波短路。在这样的情况下，偶次谐波中的输出仅包括电压分量并且奇次谐波中的 输出仅包括电流分量。即，在谐波中不存在功率消耗。此外，如果将基波中的功率因数设置 为-1，那么能够实现100%的功率效率。采用此构造的放大器电路被已知为反F类放大器 电路。图1是示出传统的放大器电路的构造的电路图。此电路包括晶体管1的等效电 路、匹配电路19、以及负载电阻器18。晶体管1的等效电路包括等效输出电流源7、漏极到 源极电容器8、以及漏极电感器9。在这里，晶体管1中的漏极电感器9和漏极到源极电容器8分别是寄生电感器和 寄生电容器。在没有考虑晶体管1中的寄生电容器和寄生电感器的情况下，例如，如专利文 献1、2以及3中所示，能够在最高到无限阶的任何阶实现F类和反F类放大器电路。然而，在实际的晶体管中，存在诸如漏极到源极电容器和漏极电感器的寄生元件。 特别地，在诸如微波频段和毫米波频段的高频区域中，这些寄生元件的影响不能够被忽略， 并且即使在负载电路中增加要被处理的谐波的阶，也没有提高效率。为此，已经考虑了晶体管中的寄生电感器和寄生电容器对F类放大器电路和反F 类放大器电路进行了研究。在非专利文献1中，公布了一种技术，其中在考虑晶体管中的寄 生电容器和寄生电感器的情况下，F类放大器电路和反F类放大器电路中的负载条件最高 达到第三谐波。然而，下述电路是未知的，其处理第四和更高阶谐波。因此，在实际的设计中，在 假定半导体元件中不存在寄生元件的情况下进行试验设计，并且然后有必要执行试验再调 整。在这样的情况下，很难在考虑大量谐波的终止条件的同时进行调整。即使原则上通过 采用F类和反F类放大器电路能够实现100%的功率效率，但是微波带中的功率效率已经保 持在近似80%。引用列表 JP 2003-234626A JP 2005-117200A JP 2009-130472A:Y. Y Woo等，"Analysis and Experiments for High Efficiency Class-F and inverse Class-F power amplifier，，，IEEE Trans. Microwave Theory and Techniques, vol. 54, no. 5，pp. 1969-1974，2006 年 5 月。
技术实现思路
本专利技术的主题是提供一种放大器电路，该放大器电路在使用具有不可忽略的寄生 电容器和寄生电感器的同时满足第四或者更高阶的谐波的F类或者反F类放大器电路中的 负载条件。在本专利技术的一方面中，以基本角频率Oci操作的放大器电路包括晶体管，该晶体 管由等效电路表示，该等效电路包括等效输出电流源、作为相对于等效输出电流源的输 出结点的并行寄生电容器的漏极-源极电容器、以及作为连接在等效输出电流源和漏极 输出结点之间的串行寄生电感器的漏极电感器；谐波频率处理电路，该谐波频率处理电路 包括与漏极输出结点相连接的输入结点；输出结点；以及提供在输入结点和输出结点之间 的n(n = 1、2、3…)级梯形电路，其中η级中的每一个包括并行电容器和串行电感器；谐 振电路部件，该谐振电路部件提供在谐波频率处理电路的输出结点和接地结点(电压)之 间，并且包括具有相互不同的谐振频率的(2η+1)个谐振器；以及负载电阻，该负载电阻提 供在谐波频率处理电路的后级中。当谐波频率处理电路的输出结点被短路到接地结点时， (2η+1)个谐振器的谐振频率与形成在晶体管中的接地结点和漏极输出结点之间的η个零 点和(η+1)个极点的频率一致。(2η+1)个谐振器中的2η个谐振器的谐振频率分别与第二 谐波的频率Ococi)到第(2η+1)谐波的频率((2+1) ω0) 一致。根据本专利技术的放大器电路，甚至通过使用具有不可忽略的寄生电容器和寄生电感 器的晶体管，也能够满足第四和更高阶谐波的F类负载条件或者反F类负载条件。附图说明图1是示出传统的放大器电路的构造的电路图；图2是示出根据本专利技术的第一实施例的放大器电路的构造的电路图；图3是示出在输出端子5被短路的情况下从等效输出电流源看时的等效电路的电 路图；图4是示出根据本专利技术的第二实施例的放大器电路的构造的电路图；图5是示出根据本专利技术的第三实施例的放大器电路的构造的电路图；以及图6是示出根据本专利技术的第三实施例的放大器电路的修改的构造的电路图。具体实施例方式在下文中，将会参考附图详细地描述根据本专利技术的放大器电路。图2是示出根据本专利技术的第一实施例的放大器电路的构造的电路图。放大器 电路包括晶体管部件1、谐波频率处理电路部件2、谐振电路部件3、以及可选负载电阻器 18 (Rl)。晶体管部件1、谐波频率处理电路部件2、谐振电路部件3、以及可选负载电阻器4IS(Rl)按此顺序串联地连接。下面将会描述晶体管部件1。晶体管部件1通过它的等效电路来表示晶体管。在 晶体管的等效电路中，存在等效输出电流源7、漏极至源极电容器8 (Co)、以及漏极电感器 9 (Lo)0这里，漏极至源极电容器8 (Co)是用于等效输出电流源7的输出结点6的并行寄生 电容器。漏极电感器9 (Lo)是等效输出电流源7和漏极输出结点4之间的串行寄生电感器。下面将会描述晶体管部件1的组件之间的连接关系。漏极输出结点4连接至漏极 电感器9(Lo)的一端。漏极电感器9(Lo)的另一端连接至等效输出电流源7的一端侧的输 出结点6和漏极至源极电容器8 (Co)的一端。等效输出电流源7的另一端和漏极至源极电 容器8 (Co)的另一端接地。下面将描述谐波频率处理电路部件2。谐波频率处理电路部件2包括输入结点4、 第一和第二电容器IO(C1)和12 (C2)、第一和第二电感器11 (L1)和13 (L2)、以及输出结点5。 谐波频率处理电路部件2的输入结点4和晶体管部件1的漏极输出结点4直接地连接在一 起，并且因此通过相同的附图标记4来表示。下面将描述谐波频率处理电路部件2中的组件之间的连接关系。输入结点4连接 至第一电容器IO(C1)的一端和第一电感器11 (L1)的一端。第一电感器Il(L1)的另一端连 接至第二电容器12(C2)的一端和第二电感器13 (L2)的一端。第二电感器13(L2)的另一端 连接至输出结点5。第一和第二电容器IO(C1)和12(C2)的各自的另一端接地。换言之，第一电容器IO(C1)和第一电感器Il(L1)操作作为第一一级反L型梯形电 路。类似地，第二电容器12 (C2)和第二电感器13(L2)操作作为第二一级反L型梯形电路。 在谐波频率处理电路部件2中，第二一级反L型梯形电路连接在第一一级反L型梯形的随 后的级处。下面将描述谐振电路部件3。谐振电路部件3包括与电路部件2本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种放大器电路，所述放大器电路以基本角频率ω↓［０］进行操作，包括：晶体管，所述晶体管由等效电路表示，所述等效电路包括：等效输出电流源；漏极－源极电容器，作为相对于等效输出电流源的输出结点的并行寄生电容器；以及漏极电感器，作为连接在所述等效输出电流源和漏极输出结点之间的串行寄生电感器；谐波频率处理电路，所述谐波频率处理电路包括：与所述漏极输出结点相连接的输入结点；输出结点；以及提供在所述输入结点和所述输出结点之间的ｎ（ｎ＝１、２、３…）级梯形电路，其中所述ｎ级中的每一级都包括串行电感器和并行电容器；谐振电路部件，所述谐振电路部件提供在所述谐波频率处理电路的输出结点和接地结点之间并且包括具有相互不同的谐振频率的（２ｎ＋１）个谐振器；以及负载电阻，所述负载电阻提供在所述谐波频率处理电路的后级中，其中所述（２ｎ＋１）个谐振器的谐振频率与当所述谐波频率处理电路的所述输出结点被短路到所述接地结点时形成在所述晶体管中的漏极输出结点和所述接地结点之间的ｎ个零点和（ｎ＋１）个极点的频率一致，并且其中所述（２ｎ＋１）个谐振器中的２ｎ个谐振器的谐振频率分别与第二谐波的频率（２ω↓［０］）到第（２ｎ＋１）个谐波的频率（（２＋１）ω↓［０］）一致。...

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：本城和彦，高山洋一郎，石川亮，
申请(专利权)人：国立大学法人电气通信大学，康派思技术咨询有限公司，
类型：发明
国别省市：JP[日本]