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公開番号2025134566
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-09-17
出願番号2024032551
出願日2024-03-04
発明の名称電気回路及び増幅器
出願人株式会社東芝
代理人個人,個人,個人,個人
主分類H03F 1/02 20060101AFI20250909BHJP(基本電子回路)
要約【課題】簡易な回路構成で、高効率かつ広帯域の特性の増幅器を提供する。
【解決手段】増幅器は、入力される第1信号を増幅する第1アンプの出力信号のインピーダンスを変換する第1インピーダンス変換器を有する第1基板と、入力される第2信号を増幅する第2アンプの出力信号のインピーダンスを変換する第2インピーダンス変換器を有する第2基板と、前記第1基板に一部分が設けられて前記第2基板に残りの部分が設けられ、交流信号を通過させるとともに直流信号を遮断する電気部品を有する第3インピーダンス変換器と、を備え、前記第1インピーダンス変換器の出力信号と前記第3インピーダンス変換器の出力信号とは、合成されて出力される。
【選択図】図12
特許請求の範囲【請求項１】
入力される第１信号を増幅する第１アンプの出力信号のインピーダンスを変換する第１インピーダンス変換器を有する第１基板と、
入力される第２信号を増幅する第２アンプの出力信号のインピーダンスを変換する第２インピーダンス変換器を有する第２基板と、
前記第１基板に一部分が設けられて前記第２基板に残りの部分が設けられ、交流信号を通過させるとともに直流信号を遮断する電気部品を有する第３インピーダンス変換器と、を備え、
前記第１インピーダンス変換器の出力信号と前記第３インピーダンス変換器の出力信号とは、合成されて出力される、
電気回路。
続きを表示（約 1,000 文字）【請求項２】
前記第１インピーダンス変換器、前記第２インピーダンス変換器、及び前記第３インピーダンス変換器を有し、前記第１インピーダンス変換器の出力信号と前記第３インピーダンス変換器の出力信号とを合成して出力する合成器を備える、
請求項１に記載の電気回路。
【請求項３】
前記第１インピーダンス変換器の出力信号と前記第３インピーダンス変換器の出力信号とを合成する合成ノードを有し、
前記第１基板は、前記合成ノードから前記第２基板に向かって分岐する分岐部を有し、
前記第１基板の一部分は、前記分岐部の一端部に設けられる、
請求項１に記載の電気回路。
【請求項４】
前記第１アンプの寄生成分及び前記第１インピーダンス変換器の電気長は、９０度であり、
前記第２アンプの寄生成分及び前記第２インピーダンス変換器の電気長は、９０度であり、
前記第３インピーダンス変換器の電気長は、９０度である、
請求項１に記載の電気回路。
【請求項５】
前記電気部品は、前記第１基板の前記一部分と前記第２基板の前記残りの部分とにはんだ付けされる、
請求項１に記載の電気回路。
【請求項６】
前記合成器が前記第１アンプに見せるインピーダンスが周波数特性を表すスミスチャートの中心に対して反時計回りに回るインピーダンス軌跡を描くように、前記電気部品の素子値、前記第１基板の種類、又は前記第２基板の種類の少なくとも一つが調整される、
請求項２に記載の電気回路。
【請求項７】
前記合成された信号の周波数が高くなるに従って位相がより進むように、前記電気部品の素子値、前記第１基板の種類、又は前記第２基板の種類の少なくとも一つが調整される、
請求項１に記載の電気回路。
【請求項８】
前記第１基板及び前記第２基板は、誘電率、厚さ、又は基板材料の少なくとも一つを含む種類が互いに異なる、
請求項７に記載の電気回路。
【請求項９】
前記電気部品は、キャパシタ、インダクタ、又は抵抗の少なくとも１つを含む、
請求項１に記載の電気回路。
【請求項１０】
前記第１基板の一部分の幅と前記第２基板の他の部分の幅とは、前記電気部品の幅よりも大きい、
請求項１に記載の電気回路。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明の一実施形態は、電気回路及び増幅器に関する。
続きを表示（約 2,700 文字）【背景技術】
【０００２】
高周波入力信号の振幅に応じて動作させるアンプの数を動的に切り替えるドハティ増幅器が知られている。ドハティ増幅器は、メインアンプとピークアンプで構成される。トランジスタで設計したメインアンプ及びピークアンプなどは、ドハティ増幅器などのパワーアンプが見せるインピーダンスはスミスチャート上で時計回りのインピーダンス軌跡を描くため、高効率かつ広帯域の特性を得るには、パワーアンプの出力にスミスチャート上で反時計回りのインピーダンス軌跡を実現する負荷を接続する必要がある。
【０００３】
しかしながら、一般的なパワーアンプでは、スミスチャート上で時計回りのインピーダンス軌跡しか得られず、結果として、高効率かつ広帯域の特性を得るのが容易ではない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
AR191191（AMPLEON Application Report）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
そこで、本発明の一実施形態では、簡易な回路構成で、高効率かつ広帯域の特性の電気回路及び増幅器を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の課題を解決するために、本発明の一実施形態によれば、入力される第１信号を増幅する第１アンプの出力信号のインピーダンスを変換する第１インピーダンス変換器を有する第１基板と、
入力される第２信号を増幅する第２アンプの出力信号のインピーダンスを変換する第２インピーダンス変換器を有する第２基板と、
前記第１基板に一部分が設けられて前記第２基板に残りの部分が設けられ、交流信号を通過させるとともに直流信号を遮断する電気部品を有する第３インピーダンス変換器と、を備え、
前記第１インピーダンス変換器の出力信号と前記第３インピーダンス変換器の出力信号とは、合成されて出力される、
電気回路が提供される。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
一実施形態に係る増幅器の概略的な構成を示すブロック図。
一実施形態に係る増幅器の理想的な等価回路図。
図２の理想的な等価回路からなるインピーダンス変換器が負荷側に見せる通過位相特性を示す図。
一実施形態に係る増幅器の寄生成分を考慮に入れた等価回路図。
図４のインピーダンス変換器を第１～第３インピーダンス変換器に置換した等価回路図。
図６Ａ、図６Ｂ及び図６Ｃは一般的なインピーダンス変換器を説明する図。
図６Ｂのスミスチャートを説明する図。
複素共役を説明する図。
図８の複素共役に関する周波数特性を説明する図。
一般的なドハティ増幅器用合成器がメインアンプに見せる周波数特性を表すスミスチャートと、高効率を得るためにメインアンプに見せたい理想的な合成器の周波数特性を表すスミスチャートとを比較した図。
図１１Ａは一比較例に係るドハティ増幅器用合成器がメインアンプに見せる周波数特性と、図１１Ｂは図１０Ｂと同様に理想的な合成器の周波数特性を表すスミスチャート。
一実施形態に係る増幅器の平面レイアウト図。
図１２に示す一実施形態に係る合成器の周波数特性を表すスミスチャート。
一実施形態に係る増幅器の等価回路図。
基板で設計したマイクロストリップ線路の幅を段階的に変えてインピーダンスを変換する負荷変換器の平面図。
２つの基板で設計したマイクロストリップ線路を繋げた負荷変換器を示す平面図。
回路Ａの電磁界シミュレーションを説明する図。
基板種類が異なる回路Ａと回路Ｂを繋げた回路の電磁界シミュレーションを説明する図。
２つの基板上の２つの回路を電気部品を介して接続する実施形態を説明する図。
図１９の回路Ａ及び回路Ｂの電磁界シミュレーション方法の第１例を説明する図。
第１例の電磁界シミュレーション結果を示す図。
図１９の回路Ａ及び回路Ｂの電磁界シミュレーション方法の第２例を説明する図。
第２例の電磁界シミュレーション結果を示す図。
電磁界シミュレーションで使用した第１基板、電気部品、及び第２基板のサイズと、第１基板、電気部品、及び第２基板を流れる電流を示す図。
電磁界シミュレーション結果を示す図。
第１及び第２基板の間に２つの電気部品を並列に接続する例を示す図。
第１及び第２基板の間に３つの電気部品を並列に接続する例を示す図。
第１及び第２基板の間にキャパシタからなる電気部品を接続した場合の等価回路図。
図２７の伝達特性を示すグラフ。
互いに異なる基板種類の第１基板と第２基板との間に複数のキャパシタを並列に接続する例を示す図。
第１基板と第２基板との間で送信される信号の周波数帯域と共振周波数との関係を示す図。
本実施形態に係る増幅器の寄生成分を考慮に入れた等価回路図。
図３１の第１～第３インピーダンス変換器の通過位相特性を示す図。
本実施形態の一変形例に係る増幅器のブロック図。
一実施形態の一変形例に係る増幅器の平面レイアウト図。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、図面を参照して、電気回路及び増幅器の実施形態について説明する。以下では、増幅器の主要な構成部分を中心に説明するが、増幅器には、図示又は説明されていない構成部分や機能が存在しうる。以下の説明は、図示又は説明されていない構成部分や機能を除外するものではない。
【０００９】
図１は一実施形態に係る電気回路１０及び増幅器１の概略的な構成を示すブロック図である。一実施形態に係る増幅器１は、図１に示すように、分配器２と、直流電圧源３と、メインアンプ４と、ピークアンプ５と、合成器６とを備える。後述するように、一実施形態に係る電気回路１０は、増幅器１の一部である。
【００１０】
分配器２は、増幅器１の入力信号を複数の信号に分配する。本明細書では、分配器２が入力信号を第１信号と第２信号に分配する例を説明する。
（【００１１】以降は省略されています）

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