[发明专利]微波高次谐波处理电路

说明书

技术领域

本发明特别涉及用于微波频带的微波高次谐波处理电路。

背景技术

作为用于提高使用了高输出HEMT(High Electron Mobility Transistor高电子迁移率晶体管)等的晶体管的放大器的功率效率的单元，通常连接向晶体管的输出端反射高次谐波的微波高次谐波处理电路。

发明内容

该微波高次谐波处理电路使晶体管的输出端子中的阻抗对于偶数次高次谐波短路，对于奇数次高次谐波开路，来向晶体管反射高次谐波，由此控制晶体管输出端子的电流以及电压波形。该动作被称为F级动作。在F级动作中，可以排除晶体管的输出的瞬时电流和瞬时电压的重叠，抑制晶体管的电力消耗。由此，能够提高放大器的功率效率。

图1表示现有的微波高次谐波处理电路的例子1的平面图。图2表示等价电路，该等价电路得到图1的微波高次谐波处理电路的设计目标的微波特性。图1所示的微波高次谐波处理电路在单一平面上使用微带线路构成，输入用微波主线路T11、输出用微波主线路T12与一端开路的4个导体棒(stub)T21～T24由单一的连接点70连接。通过使用图1所示的微带线路，能够实现图2所述的等价电路。

此外，作为现有的技术，已知图3所示的F级高效率功率放大器的微波高次谐波处理电路(专利文献1)。该微波高次谐波处理电路具有微波主线路T11、微波主线路T12、多个第一导体棒T2～T7、合成补偿导体棒T*。微波主线路T11、T12的长度是晶体管的输出中的基波的波长λ的1/4的长度，多个第一导体棒T2～T7的长度L是L＝λ/4m。合成补偿导体棒T*的导纳是与多个第一导体棒T2～T7的合成输入导纳大小相等并且相反的符号。

由此，可以通过微波主线路T11使针对基波的输入阻抗为零，通过多个第一导体棒T2～T7使各高次谐波的A点的阻抗为零，所以能够通过合成补偿导体棒T*消除多个第一导体棒T2～T7对于基波的影响。

此外，作为现有的技术，已知使用了图4所示的微波高次谐波处理电路的高效率的放大器(专利文献2)。该放大器具备高次谐波反射用导体棒20A，其与放大用晶体管10A的输出端子连接，在成为基本频率fo的整数倍的多个频率中输入电纳发散。放大器具有基波匹配电路30，其一端与高次谐波反射用导体棒20A并联地连接在放大用晶体管10A的输出端子上，另一端与负载电路连接，使放大用晶体管10A的输出导纳与高次谐波反射用导体棒20A的输入电纳之和与负荷电路的阻抗值进行阻抗匹配。

高次谐波反射用导体棒20A包含一端与放大用晶体管10A的输出端子连接的一个主导体棒T21A、进行导体棒与主导体棒T21A的另一端并联连接的多个支导体棒T22A、T23A。由此，可以通过安装面积小的放大器得到高效、并且宽频带的特性。

此外，作为现有技术，本发明的发明人在欧洲微波会议论文中公开了5.8Ghz频带的F级放大器(非专利文献1)。

现有技术

专利文献

专利文献1：日本特许4143805号公报

专利文献2：日本特开2008-113402号公报

非专利文献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)

发明内容

发明要解决的课题

但是，在图1所示的微波高次谐波处理电路中，连接点70臃肿，并且相邻的导体棒T21～T24之间的角度小于90度，由于电流而产生的磁场与相邻的导体棒耦合，共振频率变化。此外，因为存在导体棒接近的场所，所以电气耦合引起的寄生电容也变大。

在F级放大负载电路中，需要使用多个并联前端开路导体棒，从晶体管看负载侧的阻抗通过偶数高次谐波短路，通过奇数高次谐波开路。但是，在专利文献1的电路中，因为无法避免由于上述理由而存在寄生电路元件，所以作为极限只能用于基波为2GHz左右，5次谐波为10GHz左右的电路。

此外，在专利文献2的并联前端开路导体棒的安装中，因为没有对多层化的层间进行电气屏蔽，所以存在多个基板间的电耦合。此外，即使在同一基板内因为没有确保线路元件的正交性，所以存在磁耦合。因此，无法飞越地增大电路动作频率。