[发明专利]高频功率放大器及高频加热装置

说明书

技术领域

本发明，涉及一种高频功率放大器，特别是涉及具有连接于放大元件的输出端的谐波控制电路的高频功率放大器，和加热被加热物的加热装置。

背景技术

高频功率放大器，是放大输入的高频信号输出的装置，组入了高频发生电路或送信电路等。但是，高频功率放大器的耗电非常大，高频发生电路或送信电路的驱动所必须的供给功率的大部分为高频功率放大器所消耗，妨碍了消耗功率的降低。

为此，现在，为了高频的发生电路或送信电路的驱动功率的降低的目标，对高频功率放大器的高效率的研究在各处活跃的进行着。

作为从电路上达到高频功率放大器的高效率的方法之一，一般都知道F级放大器。该F级放大器，最优化高频信号的基波及谐波的终端条件，通过整形施加在晶体管等的放大元件的输出端子上的电压及电流波形，降低放大元件内所消耗的功率。

F级放大器的基本概念，是将晶体管阈值附近作为偏压点半波整流电流波形的B级动作时，通过将对高频信号的偶数次高频的短路、对奇数次高频的开放的阻抗匹配电路(高频控制电路)连接到晶体管的输出端，使电压波形成为矩形波，由此，降低了电压电流的时间波形的重叠的放大器。通过处理所有的谐波，完全消除电压电流的时间波形的重叠，从理论上可以达到100％的功率利用效率。

图10中表示了使用电场效应晶体管(FET)的以前的F级放大器的电路图的一例。在图10中，高频功率放大器是由放大元件的电场效应晶体管1004、相当于连接于电场效应晶体管1004的输出端B的高频输入信号的基波的波长(λ)的四分之一长的裸线1005、一端连接于裸线1005的输出一侧A另一端开放的裸线(开放短线)1006、1007、对输入信号的基波的输出耦合电路1008、和负荷电阻1009构成的。在此，1001是高频信号输入端，1002是直流偏压端的直流端供给端，1003是为遮断高频信号的扼流感应器。

谐波控制电路是由裸线1005和开放短线1006、1007构成的。在此，各线路长度裸线1005为相当于λ/4、开放短线1006为相当于λ/8、开放短线1007为相当于λ/12的长度。因为开放短线1006的线路长度为相当于λ/8的长度，所以，A点的阻抗匹配电路对第二谐波短路。再有，因为裸线1005的线路长度相当于λ/4的长度，所以，电场效应晶体管1004的输出端的B点的裸线对第二谐波短路。还有，因为开放短线1007的线路长度相当于λ/12的长度，所以，A点的阻抗匹配电路对第三谐波短路。再有，因为裸线1005的线路长度相当于λ/4的长度，所以，电场效应晶体管1004的输出端的B点的裸线对第三谐波开放。由此通过控制3次谐波在理论上达成90％的功率利用效率是可能的。

(专利文件1)专利第2086850号

(发明所要解决的课题)

然而，因为实际上形成开放短线等的印刷板的比介电率低，所以，缩短为控制高频信号的谐波的裸线的线路长度是有限度的，所以，要缩小由裸线形成的谐波控制电路是困难的。

还有，由宏裸线形成的开放短线即便是使用性能好的印刷板共振Q值也为100程度的低值，所以，由于组入谐波控制电路产生损耗，妨碍了消耗功率的降低。

发明内容

本发明，目的在于：实现了小型的传送损耗少的谐波控制电路，提供功率利用效率高的高频功率放大器。

(解决课题的方法)

为解决上述课题的本发明的第一高频功率放大器，其特征在于包括放大高频输入信号的放大元件、和连接于上述放大元件的输出端的谐波控制电路；上述谐波控制电路，具有介质共振器。

根据本发明，用于介质共振器的介质的比介电率比以前的印刷板使用的树脂高，比介电率越高就越可能小型化谐波控制电路。再有，只要是介质共振器就能够实现1000以上的共振Q值，所以能够大幅度降低谐波控制电路的传送损耗，提高功率的利用率就成为可能。

还有，本发明的第二高频功率放大器，其特征在于上述谐波控制电路具有第一介质共振器。上述第一介质共振器，最好的是一端通过连接端连接于上述放大元件的输出端，另一端开放，从上述连接端到上述第一介质共振器的另一端为止，调整上述高频输入信号的2次谐波的相位超前在(2n₁—1)π/2(n₁为自然数)的±5％范围内。

根据本发明，对于输入信号的基波的2次谐波，在放大元件的输出端的阻抗成为短路阻抗，通过满足为控制2次谐波的负荷电路条件，补正电压波形，提高高频功率放大器的功率利用效率成为可能。