[發明專利]微波高次諧波處理電路

有效

• 申請號: 201080041664.2
• 申請日: 2010-09-07
• 公開（公告）號: CN102498613A
• 公開（公告）日: 2012-06-13
• 發明（設計）人: 黑田健太;本城和彥
• 申請（專利權）人: 國立大學法人電氣通信大學
• 主分類號: H01P7/08
• 分類號: H01P7/08;H01P1/212;H01P3/08;H03F1/02;H03F3/24;H03F3/60
• 代理公司: 北京銀龍知識產權代理有限公司 11243
• 代理人: 許靜;郭鳳麟

技術領域

本發明特別涉及用于微波頻帶的微波高次諧波處理電路。

背景技術

作為用于提高使用了高輸出HEMT(High?Electron?Mobility?Transistor高電子遷移率晶體管)等的晶體管的放大器的功率效率的單元，通常連接向晶體管的輸出端反射高次諧波的微波高次諧波處理電路。

發明內容

該微波高次諧波處理電路使晶體管的輸出端子中的阻抗對于偶數次高次諧波短路，對于奇數次高次諧波開路，來向晶體管反射高次諧波，由此控制晶體管輸出端子的電流以及電壓波形。該動作被稱為F級動作。在F級動作中，可以排除晶體管的輸出的瞬時電流和瞬時電壓的重疊，抑制晶體管的電力消耗。由此，能夠提高放大器的功率效率。

圖1表示現有的微波高次諧波處理電路的例子1的平面圖。圖2表示等價電路，該等價電路得到圖1的微波高次諧波處理電路的設計目標的微波特性。圖1所示的微波高次諧波處理電路在單一平面上使用微帶線路構成，輸入用微波主線路T11、輸出用微波主線路T12與一端開路的4個導體棒(stub)T21～T24由單一的連接點70連接。通過使用圖1所示的微帶線路，能夠實現圖2所述的等價電路。

此外，作為現有的技術，已知圖3所示的F級高效率功率放大器的微波高次諧波處理電路(專利文獻1)。該微波高次諧波處理電路具有微波主線路T11、微波主線路T12、多個第一導體棒T2～T7、合成補償導體棒T*。微波主線路T11、T12的長度是晶體管的輸出中的基波的波長λ的1/4的長度，多個第一導體棒T2～T7的長度L是L＝λ/4m。合成補償導體棒T*的導納是與多個第一導體棒T2～T7的合成輸入導納大小相等并且相反的符號。

由此，可以通過微波主線路T11使針對基波的輸入阻抗為零，通過多個第一導體棒T2～T7使各高次諧波的A點的阻抗為零，所以能夠通過合成補償導體棒T*消除多個第一導體棒T2～T7對于基波的影響。

此外，作為現有的技術，已知使用了圖4所示的微波高次諧波處理電路的高效率的放大器(專利文獻2)。該放大器具備高次諧波反射用導體棒20A，其與放大用晶體管10A的輸出端子連接，在成為基本頻率fo的整數倍的多個頻率中輸入電納發散。放大器具有基波匹配電路30，其一端與高次諧波反射用導體棒20A并聯地連接在放大用晶體管10A的輸出端子上，另一端與負載電路連接，使放大用晶體管10A的輸出導納與高次諧波反射用導體棒20A的輸入電納之和與負荷電路的阻抗值進行阻抗匹配。

高次諧波反射用導體棒20A包含一端與放大用晶體管10A的輸出端子連接的一個主導體棒T21A、進行導體棒與主導體棒T21A的另一端并聯連接的多個支導體棒T22A、T23A。由此，可以通過安裝面積小的放大器得到高效、并且寬頻帶的特性。

此外，作為現有技術，本發明的發明人在歐洲微波會議論文中公開了5.8Ghz頻帶的F級放大器(非專利文獻1)。

現有技術

專利文獻

專利文獻1：日本特許4143805號公報

專利文獻2：日本特開2008-113402號公報

非專利文獻1：kuroda等、Proceeding?of?the?38?th?European?MicrowaveConference，High-Efficiency?GaN-HEMT?Class-F?Amplifier?Operating?at?5.7GHz，pp?440-443(2008)

發明內容

發明要解決的課題

但是，在圖1所示的微波高次諧波處理電路中，連接點70臃腫，并且相鄰的導體棒T21～T24之間的角度小于90度，由于電流而產生的磁場與相鄰的導體棒耦合，共振頻率變化。此外，因為存在導體棒接近的場所，所以電氣耦合引起的寄生電容也變大。

在F級放大負載電路中，需要使用多個并聯前端開路導體棒，從晶體管看負載側的阻抗通過偶數高次諧波短路，通過奇數高次諧波開路。但是，在專利文獻1的電路中，因為無法避免由于上述理由而存在寄生電路元件，所以作為極限只能用于基波為2GHz左右，5次諧波為10GHz左右的電路。

此外，在專利文獻2的并聯前端開路導體棒的安裝中，因為沒有對多層化的層間進行電氣屏蔽，所以存在多個基板間的電耦合。此外，即使在同一基板內因為沒有確保線路元件的正交性，所以存在磁耦合。因此，無法飛越地增大電路動作頻率。