JP4962308B2 - High frequency power transmitter - Google Patents
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Description
本発明は高周波電力送信装置に係り、特に電力増幅器と方向性結合器を少なくとも備えた高周波電力送信装置に関する。 The present invention relates to a high-frequency power transmission device, and more particularly to a high-frequency power transmission device including at least a power amplifier and a directional coupler.
図３は高周波電力送信装置の一例の構成図を示す。同図において、入力端子３８は、電力増幅器３１及び端子５０１を介して方向性結合器３２に接続されている。方向性結合器３２は、端子５０２、５０３を介してフィルタ３３、３４に接続され、また端子５０４を介して終端抵抗３６に接続されている。方向性結合器３５は、端子５０５を介してフィルタ３４に接続され、端子５０６を介してフィルタ３３に接続され、端子５０７を介して出力端子３９に接続され、端子５０８を介して終端抵抗３７に接続されている。
FIG. 3 shows a configuration diagram of an example of the high-frequency power transmission apparatus. In the figure, an
方向性結合器３２と方向性結合器３５は、基本波の１／４波長の線路長で構成されている結合度３ｄＢの方向性結合器で、マイクロストリップラインやストリップラインや同軸線路のような分布定数回路で構成される。方向性結合器３２は、端子５０１から入力された基本波及び奇数次高調波を等分配して端子５０２と５０３に出力する。端子５０２に出力された基本波及び奇数次高調波の位相は、端子５０３に出力された基本波及び奇数次高調波の位相に対し−９０×ｎ度（ｎは高調波の次数）になっている。端子５０１から入力された偶数次高調波は端子５０２にすべて出力される。端子５０２は端子５０３に対してアイソレーションがとれた端子である。
The
方向性結合器３５は、端子５０５から入力される基本波及び高調波の位相が端子５０６から入力される基本波及び奇数次高調波の位相に対し−９０×ｎ度（ｎは高調波の次数）になっているときに、端子５０５と５０６から入力された基本波及び高調波を合成して端子５０７へ出力する。端子５０５に入力された偶数次高調波は端子５０７に全て出力される。端子５０７は端子５０８に対してアイソレーションがとれた端子である。フィルタ３３とフィルタ３４は２次以上の高調波を全反射させる性能を有するフィルタである。
The
この高周波電力増幅器では、入力端子３８に入力された信号は、飽和に近い電力レベルで使用する電力増幅器３１で電力増幅され、この際に高調波が発生する。電力増幅器３１で電力増幅された基本波は、方向性結合器３２を介してフィルタ３３とフィルタ３４を通過し、更に方向性結合器３５及び端子５０７を介して出力端子３９へ出力される。
In this high-frequency power amplifier, the signal input to the
ここで、高調波を全反射するフィルタ３３や３４の替りに、高調波を吸収するフィルタを用いることもできる。この種のフィルタとしては、３ｄＢ方向性結合器のλ／４ストリップ線路の共役端子同士を接続したＵ字型の２つの結合導体を上下に配置すると共に、２つの結合導体の一方に入力端子と出力端子とを接続し、他方には２つの端子を設けると共に吸収抵抗をそれぞれ接続した構造としたフィルタを用いることができる（例えば、特許文献１参照）。この特許文献１記載のフィルタによれば、入力端子に入力された基本波信号は、出力端子に現れるが、基本波の高調波信号は吸収抵抗に吸収させることができる。
Here, instead of the
しかしながら、図３において、電力増幅器３１から出力された２次以上の高調波は、フィルタ３３とフィルタ３４で全反射し、そのうち、奇数次高調波は、フィルタ３４で全反射して方向性結合器３２を介して終端抵抗３６で吸収されるが、偶数次高調波はフィルタ３３で全反射して方向性結合器３２を介して電力増幅器３１に戻るため、電力増幅器３１にダメージを与えたり破損させてしまう。
However, in FIG. 3, the second and higher harmonics output from the
電力増幅器３１を高効率で動作させるためには飽和に近い電力レベルで使用するのが通例であるが、飽和に近い電力レベルで使用すると歪が発生する。また、トランジスタが元来持っている非線形歪や回路構成上発生する歪もある。これらの歪により上述のように電力増幅器３１で増幅された信号中には高調波が発生するが、電波法上アンテナから出力する前に高調波を取り除く必要がある。
In order to operate the
高調波を除去するにはフィルタ３３及び３４による除去が一般的だが、上記のように、フィルタ３３で全反射した高調波、とりわけ電力レベルが高い２次〜４次高調波が電力増幅器３１に反射し、部品にダメージを与えたり故障させたりする。
In order to remove the harmonics, the removal by the
また、基本波に近い２次〜４次高調波を全反射させるフィルタ３３及び３４は大型で急峻な特性が必要になる。更に、特許文献１記載のフィルタもＵ字型の２つの結合導体を上下に配置した大型な構造であり、急峻な特性も必要である。
Further, the
本発明は、以上の点に鑑みなされたもので、反射波による電力増幅器の破損を防ぎ、フィルタが全反射する高調波の周波数でも電力増幅器から終端されているように見え安定に動作できると共に、フィルタの構成を簡易にした高周波電力送信装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above points, prevents damage to the power amplifier due to reflected waves, and can operate stably even when the filter appears to be terminated from the power amplifier even at harmonic frequencies that are totally reflected. An object of the present invention is to provide a high-frequency power transmission device with a simplified filter configuration.
本発明は上記の目的を達成するため、入力信号を電力増幅する電力増幅器と、４つの端子のうち第１の端子に供給される、電力増幅器から出力される電力増幅された信号を互いにアイソレーションのとれた第２及び第３の端子に所定の位相差をもって等分配出力すると共に第２の端子に偶数次高調波を出力する、基本波の１／４波長の線路長で構成され、中心周波数が基本波と同一周波数の第１の方向性結合器と、第１の方向性結合器の第１の端子と互いにアイソレーションがとれた第１の方向性結合器の第４の端子に接続された第１の終端抵抗と、４つの端子のうち第１の端子と第２の端子とが互いにアイソレーションがとれ、第３の端子と第４の端子とが互いにアイソレーションがとれており、第１及び第２の端子にそれぞれ供給される、第１の方向性結合器から等分配出力された信号を合成して第３の端子に出力すると共に、第１の端子に供給される第１の方向性結合器から出力された偶数次高調波を第４の端子に出力する、基本波の１／４波長の線路長で構成され、中心周波数が基本波と同一周波数の第２の方向性結合器と、第２の方向性結合器の第４の端子に接続された第２の終端抵抗と、４つの端子のうち第１の端子に供給される、第２の方向性結合器により合成された信号を、互いにアイソレーションがとれた第２及び第３の端子に所定の位相差をもって等分配出力する、基本波の１／６波長の線路長で構成され、中心周波数が基本波の１.５倍の周波数の第３の方向性結合器と、第３の方向性結合器の第１の端子と互いにアイソレーションがとれた第３の方向性結合器の第４の端子に接続された第３の終端抵抗と、第３の方向性結合器の第２及び第３の端子から等分配出力された信号中の基本波の５次以上の高調波をそれぞれ全反射する第１及び第２のフィルタと、第３の方向性結合器の第２の端子に供給される第１のフィルタで全反射された５次以上の高調波と第３の方向性結合器の第３の端子に供給される第２のフィルタで全反射された５次以上の高調波とを吸収する、第３の方向性結合器の第１の端子と互いにアイソレーションがとれた第３の方向性結合器の第４の端子に接続された第３の終端抵抗と、４つの端子のうち第１の端子と第２の端子とが互いにアイソレーションがとれ、第３の端子と第４の端子とが互いにアイソレーションがとれており、第１及び第２の端子にそれぞれ供給される、第３の方向性結合器から等分配出力され第１及び第２のフィルタをそれぞれ別々に通過した信号のうち、基本波を第３の端子に出力すると共に第３次高調波を第４の端子に出力する、基本波の１／６波長の線路長で構成され、中心周波数が基本波の１.５倍の周波数の第４の方向性結合器と、第４の方向性結合器の第４の端子に接続された第４の終端抵抗と、を有し、第３の方向性結合器で分配され第４の方向性結合器で合成された、電力増幅器の出力信号中の基本波を第４の方向性結合器の第３の端子から出力端子へ出力することを特徴とする。 In order to achieve the above object, the present invention isolates a power amplifier that amplifies an input signal and a power amplified signal output from the power amplifier that is supplied to the first terminal among the four terminals. It is composed of a quarter-wavelength of the fundamental wave, which outputs the even-order harmonics to the second terminal and outputs the even-order harmonics to the second terminal with a predetermined phase difference between the second and third terminals. Is connected to the first directional coupler having the same frequency as the fundamental wave and the fourth terminal of the first directional coupler which is isolated from the first terminal of the first directional coupler. In addition, the first terminal resistor and the second terminal of the four terminals are isolated from each other, the third terminal and the fourth terminal are isolated from each other, Supplied to the first and second terminals, respectively The signals equally output from the first directional coupler are combined and output to the third terminal, and the even harmonics output from the first directional coupler supplied to the first terminal. A second directional coupler that outputs a wave to the fourth terminal and has a line length of ¼ wavelength of the fundamental wave, the center frequency of which is the same as that of the fundamental wave, and a second directional coupler The second termination resistor connected to the fourth terminal and the signal synthesized by the second directional coupler supplied to the first terminal among the four terminals are separated from each other. 3rd directional coupling with 1/6 wavelength of fundamental wave and center frequency 1.5 times that of fundamental wave. And a third directional coupling that is isolated from the first terminal of the third directional coupler. A third termination resistor connected to the fourth terminal of the detector and the fifth or higher harmonics of the fundamental wave in the signal equally distributed from the second and third terminals of the third directional coupler And the third and fifth harmonics and the third direction totally reflected by the first filter supplied to the second terminal of the third directional coupler. The first filter of the third directional coupler, which absorbs the fifth and higher harmonics totally reflected by the second filter supplied to the third terminal of the directional coupler, is isolated from the first terminal. The third terminal resistor connected to the fourth terminal of the third directional coupler and the first terminal and the second terminal of the four terminals are isolated from each other, and the third terminal And the fourth terminal are isolated from each other and supplied to the first and second terminals, respectively. Among the signals that are equally distributed from the directional coupler and passed through the first and second filters separately, the fundamental wave is output to the third terminal and the third harmonic is output to the fourth terminal. A fourth directional coupler having a line length of 1/6 wavelength of the fundamental wave and having a center frequency 1.5 times that of the fundamental wave, and a fourth terminal of the fourth directional coupler. A fundamental wave in the output signal of the power amplifier which is distributed by the third directional coupler and synthesized by the fourth directional coupler. The output is from the third terminal of the directional coupler to the output terminal .
本発明によれば、電力増幅器に高調波の反射波が全く戻ってこないため、電力増幅器にダメージを与えたり破損することがなく、電力増幅器で増幅する高周波電力に対して発生する高調波を吸収して抑制し、電力増幅器の破損防止と安定動作を可能にすることができる。 According to the present invention, since the reflected wave of the harmonic does not return to the power amplifier at all, it does not damage or damage the power amplifier and absorbs the harmonic generated with respect to the high frequency power amplified by the power amplifier. Thus, the power amplifier can be prevented from being damaged and can be stably operated.
次に、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。 Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
（第１の実施形態）
図１は、本発明になる高周波電力送信装置の第１の実施形態の構成図を示す。同図において、高周波電力送信装置は、電力増幅器１、方向性結合器２〜５、終端抵抗６〜９、入力端子１０、及び出力端子１１を有する。電力増幅器１は飽和に近い電力レベルで使用され、増幅した基本波と、基本波の整数倍の高調波を出力する電力増幅器である。縦続接続された方向性結合器２と方向性結合器３は、基本波の１／４波長の線路長で構成されている結合度３ｄＢの方向性結合器で、マイクロストリップラインやストリップラインや同軸線路のような分布定数回路で構成される。なお、方向性結合器２と方向性結合器３は、基本波の３／４波長の広帯域方向性結合器を使用してもよい。
(First embodiment)
FIG. 1 shows a configuration diagram of a first embodiment of a high-frequency power transmission device according to the present invention. In the figure, the high-frequency power transmission apparatus includes a power amplifier 1,
方向性結合器２は、電力増幅器１から出力され、端子１０１を介して入力された基本波及び奇数次高調波を等分配して端子１０２と端子１０３に出力する。端子１０２に出力された基本波及び奇数次高調波の位相は、端子１０３に出力された基本波及び奇数次高調波の位相に対し−９０×ｎ度（ｎは高調波の次数）になっている。また、方向性結合器２は、入力された偶数次高調波を端子１０２にすべて出力する。端子１０５は、端子１０１に対してアイソレーションがとれた端子である。
The
方向性結合器３は、端子１０２から入力される基本波及び高調波の位相が、端子１０３から入力される基本波及び奇数次高調波の位相に対し、−９０×ｎ度（ｎは高調波の次数）になっているときに、端子１０２と端子１０３から入力された基本波及び奇数次高調波を合成して端子１０４へ出力する。また、方向性結合器３は、端子１０２から入力される偶数次高調波は、端子１０６に全て出力する。端子１０６は、端子１０４に対してアイソレーションがとれた端子である。
In the
縦続接続された方向性結合器４と方向性結合器５は、基本波の１／６波長の線路長で構成されている結合度３ｄＢの方向性結合器で、マイクロストリップラインやストリップラインや同軸線路のような分布定数回路で構成される。なお、方向性結合器４と方向性結合器５は、基本波の３／６波長の広帯域方向性結合器を使用してもよい。 The directional coupler 4 and the directional coupler 5 connected in cascade are directional couplers having a coupling degree of 3 dB configured by a line length of 1/6 wavelength of the fundamental wave, and are microstrip line, strip line, coaxial It consists of a distributed constant circuit like a line. Note that the directional coupler 4 and the directional coupler 5 may be broadband directional couplers of 3/6 wavelength of the fundamental wave.
方向性結合器４は、端子１０４及び端子２０１を介して方向性結合器３から入力された基本波の４／６波長の信号、つまり基本波の１.５倍の周波数の信号と、基本波の奇数次高調波とを分配して端子２０２と端子２０３に出力する。端子２０２に出力された基本波の１.５倍の周波数の信号と奇数次高調波の位相は、端子２０３に出力された基本波の１.５倍の周波数の信号と奇数次高調波の位相に対し、−９０×ｎ度（ｎは高調波の次数）になっている。
The directional coupler 4 is a signal having a 4/6 wavelength of the fundamental wave input from the
また、方向性結合器４は、端子１０４を介して方向性結合器３から入力された基本波の１.５倍の周波数の信号に対する偶数次高調波を端子２０２に全て出力する。端子２０４は、端子２０１に対してアイソレーションがとれた端子である。
Further, the directional coupler 4 outputs all even-order harmonics to a terminal 202 with respect to a signal having a frequency 1.5 times the fundamental wave input from the
方向性結合器５は、フィルタ１２から端子２０６を介して入力される基本波の１.５倍の周波数の信号と奇数次高調波の位相が、フィルタ１３から端子２０５を介して入力される基本波の１.５倍の周波数の信号と奇数次高調波の位相に対し、−９０×ｎ度（ｎは高調波の次数）になっているときに、端子２０５と端子２０６をそれぞれ介して入力された基本波の１.５倍の周波数の信号と奇数次高調波を合成して、端子２０７を介して出力端子１１へ出力する。
The directional coupler 5 is a fundamental in which a signal having a frequency 1.5 times the fundamental wave input from the filter 12 through the terminal 206 and the phase of the odd harmonic are input from the
また、方向性結合器５は、フィルタ１２から端子２０６を介して入力される基本波の１.５倍の周波数の信号に対する偶数次高調波を、端子２０８に全て出力する。端子２０８は端子２０７に対してアイソレーションがとれた端子である。なお、方向性結合器４及び５は、方向性結合器４に入力される基本波も分配合成できる帯域内にあるので、方向性結合器４で基本波を分配し、方向性結合器５で合成することができる。 Further, the directional coupler 5 outputs all even-order harmonics with respect to a signal having a frequency 1.5 times the fundamental wave input from the filter 12 via the terminal 206 to the terminal 208. The terminal 208 is a terminal that is isolated from the terminal 207. The directional couplers 4 and 5 are in a band where the fundamental wave input to the directional coupler 4 can also be distributed and synthesized. Therefore, the directional coupler 4 distributes the fundamental wave, and the directional coupler 5 Can be synthesized.
終端抵抗６〜９は、方向性結合器２〜５のアイソレーション端子１０５，１０６，２０４，２０８を終端するための抵抗である。フィルタ１２とフィルタ１３は、５次以上の奇数次高調波を全反射できるフィルタである。なお、フィルタ１２とフィルタ１３は、基本波のみ通過させる帯域通過型フィルタでもよいし、５次以上の高調波のみ全反射させる帯域阻止型フィルタや低域通過型フィルタでもよい。
Termination resistors 6-9 are resistors for terminating the
次に、本実施形態の動作について説明する。図１において、電力増幅器１は飽和に近い電力レベルで使用され、入力端子１０から入力された高周波信号を電力増幅する。これにより、電力増幅器１の出力には電力増幅された基本波の信号だけでなく、基本波の整数倍の周波数の高調波も発生する。
Next, the operation of this embodiment will be described. In FIG. 1, a power amplifier 1 is used at a power level close to saturation, and amplifies a high frequency signal input from an
方向性結合器２と方向性結合器３は、基本波の１／４波長の線路長で構成されている結合度３ｄＢの方向性結合器で、中心周波数が基本波と同じ周波数のため、方向性結合器２の端子１０１から入力された電力増幅器１の出力信号のうち、偶数次の高調波は方向性結合器２で分配されず直進し、端子１０２を通り方向性結合器３の端子１０６へ進んで終端抵抗７に吸収される。
The
一方、上記の端子１０１から入力された電力増幅器１の出力信号のうち、基本波及び奇数次の高調波は方向性結合器２で９０×ｎ度（ｎは高調波の次数）位相差で端子１０２と端子１０３に等分配され、方向性結合器３で合成される。よって、方向性結合器３の端子１０４には基本波と奇数次高調波のみ出力され、方向性結合器４へ供給される。
On the other hand, among the output signals of the power amplifier 1 input from the terminal 101, the fundamental wave and the odd-order harmonics are terminals with a phase difference of 90 × n degrees (where n is the harmonic order) in the
方向性結合器４と方向性結合器５は、基本波の１／６波長の線路長で構成され、３ｄＢの結合度を有する方向性結合器で、中心周波数は基本波の１.５倍である。方向性結合器４は、端子１０４及び端子２０１を介して方向性結合器３から入力された基本波の４／６波長の信号、つまり基本波の１.５倍の周波数の信号と、基本波の奇数次高調波とを分配して端子２０２と端子２０３に出力する。端子２０２に出力された基本波の１.５倍の周波数の信号と基本波の奇数次高調波の位相は、端子２０３に出力された基本波の１.５倍の周波数の信号と基本波の奇数次高調波の位相に対し、−９０×ｎ度（ｎは高調波の次数）になっている。
The directional coupler 4 and the directional coupler 5 are directional couplers having a line length of 1/6 wavelength of the fundamental wave and having a coupling degree of 3 dB. The center frequency is 1.5 times that of the fundamental wave. is there. The directional coupler 4 is a signal having a 4/6 wavelength of the fundamental wave input from the
方向性結合器４の端子２０２、端子２０３からそれぞれ出力された基本波の１.５倍の周波数の信号と、基本波の奇数次高調波とのうち、５次以上の奇数次高調波はフィルタ１２、フィルタ１３でそれぞれ全反射される。フィルタ１２、１３で全反射された５次以上の奇数次高調波は、方向性結合器４を介して終端抵抗８に吸収される。
Of the harmonics of the fundamental wave and the odd-order harmonics of the fundamental wave output from the
また、方向性結合器４に入力される奇数次高調波のうち第３次高調波は、方向性結合器４と方向性結合器５の中心周波数の２倍にあたるため、方向性結合器４で分配されずに直進し、フィルタ１２を通過して端子２０６を介して方向性結合器５に入力され、更にこの方向性結合器５を直進して端子２０８を介して終端抵抗９に吸収される。
Further, among the odd-order harmonics input to the directional coupler 4, the third harmonic corresponds to twice the center frequency of the directional coupler 4 and the directional coupler 5. It goes straight without being distributed, passes through the filter 12 and is input to the directional coupler 5 through the terminal 206, and further goes straight through this directional coupler 5 and is absorbed by the terminating
一方、方向性結合器４に入力される基本波は、方向性結合器４と方向性結合器５で分配合成できる帯域内にあり、方向性結合器４で分配され、フィルタ１２とフィルタ１３を通過して方向性結合器５で合成された後、端子２０７を介して出力端子１１に出力されて送信される。
On the other hand, the fundamental wave input to the directional coupler 4 is in a band that can be distributed and synthesized by the directional coupler 4 and the directional coupler 5, and is distributed by the directional coupler 4, and the
このように、本実施形態では、基本波の偶数次高調波は終端抵抗７で吸収され、５次以上の奇数次高調波は終端抵抗６、８で吸収され、第３次高調波は終端抵抗９で吸収され、基本波のみ出力端子に１１に出力されることになり、電力増幅器１には反射波が戻ってこないため、電力増幅器１にダメージを与えたり破損することがなく、フィルタ１２、１３が全反射する高調波の周波数における電力増幅器１から見たインピーダンスは終端されたように見え、電力増幅器１を安定に動作させることができる。
Thus, in the present embodiment, the even-order harmonics of the fundamental wave are absorbed by the
また、フィルタ１２、１３が全反射する周波数では電圧定在波比(ＶＳＷＲ:Voltage Standing Wave Ratio)が悪いが、本実施形態では、反射波が終端抵抗６〜９に吸収されるため、電力増幅器１から見たＶＳＷＲは良好に保たれている。更に、必要なフィルタ１２、１３が５次以上の奇数次高調波のみ反射できればよいため、フィルタを簡易に構成できる。
Further, although the voltage standing wave ratio (VSWR) is poor at the frequency at which the
（第２の実施形態）
図２は、本発明になる高周波電力送信装置の第２の実施形態の構成図を示す。同図において、高周波電力送信装置は、電力増幅器１５、方向性結合器１６〜１９、終端抵抗２０〜２３、入力端子１０、及び出力端子１１を有する。電力増幅器１５は電力増幅した基本波と第２次〜第４次高調波を出力する電力増幅器である。方向性結合器１６と方向性結合器１７は、基本波の１／４波長の線路長で構成されている結合度３ｄＢの方向性結合器で、マイクロストリップラインやストリップラインや同軸線路のような分布定数回路で構成される。なお、方向性結合器１６と方向性結合器１７は、基本波の３／４波長の広帯域方向性結合器を使用してもよい。
(Second Embodiment)
FIG. 2 shows a configuration diagram of a second embodiment of the high-frequency power transmission device according to the present invention. In the figure, the high-frequency power transmission device includes a
方向性結合器１６は、電力増幅器１５から出力され、端子３０１を介して入力された基本波及び奇数次高調波（具体的には、第３次高調波）を等分配して端子３０２と端子３０３に出力する。端子３０２に出力された基本波及び奇数次高調波（第３次高調波）の位相は、端子３０３に出力された基本波及び奇数次高調波（第３次高調波）の位相に対し−９０×ｎ度（ｎは高調波の次数）になっている。また、方向性結合器１６は、入力された偶数次高調波（具体的には、第２次高調波及び第４次高調波）を端子３０２にすべて出力する。端子３０５は、端子３０１に対してアイソレーションがとれた端子である。
The
方向性結合器１７は、端子３０２から入力される基本波及び高調波の位相が端子３０３から入力される基本波及び奇数次高調波の位相に対し−９０×ｎ度（ｎは高調波の次数）になっているときに、端子３０２と端子３０３から入力された基本波及び奇数次高調波を合成して端子３０４へ出力する。方向性結合器１７は、端子３０２に入力された偶数次高調波は端子３０６に全て出力する。端子３０６は端子３０４に対してアイソレーションがとれた端子である。
The
方向性結合器１８と方向性結合器１９は、基本波の１／６波長の線路長で構成されている方向性結合器で、マイクロストリップラインやストリップラインや同軸線路のような分布定数回路で構成される。方向性結合器１８と方向性結合器１９とは、３／６波長の広帯域方向性結合器を使用してもよい。
The
方向性結合器１８は、端子４０１から入力された基本波の４／６波長の信号、つまり基本波の１.５倍の周波数の信号とその奇数次高調波を分配して端子４０２と端子４０３に出力する。端子４０２に出力された基本波の１.５倍の周波数の信号と、その奇数次高調波の位相は、端子４０３に出力された基本波の１.５倍の周波数の信号と、その奇数次高調波の位相に対し−９０×ｎ度（ｎは高調波の次数）になっている。方向性結合器１８は、端子４０１に入力された基本波の１.５倍の周波数の信号に対する偶数次高調波を、端子４０２に全て出力する。端子４０５は、端子４０１に対してアイソレーションがとれた端子である。
The
方向性結合器１９は、端子４０２から入力される基本波の１.５倍の周波数の信号と、基本波の奇数次高調波の位相が端子４０３から入力される基本波の１.５倍の周波数の信号と基本波の奇数次高調波の位相に対し−９０×ｎ度（ｎは高調波の次数）になっているときに、端子４０２と端子４０３から入力された基本波の１.５倍の周波数の信号と、その奇数次高調波とを合成して端子４０４を介して出力端子１１へ出力する。また、方向性結合器１９は、端子４０２から入力された基本波の１.５倍の周波数の信号に対する偶数次高調波は、端子４０６に全て出力する。端子４０６は端子４０４に対してアイソレーションがとれた端子である。
The
終端抵抗２０〜２３は方向性結合器１６〜１９のアイソレーション端子３０５，３０６，４０５，４０６を終端するための抵抗である。
Terminating resistors 20-23 are resistors for terminating the
次に、図２の実施形態の動作を説明する。入力端子１０に入力された高周波信号は、電力増幅器１５で電力増幅されて基本波と第２次〜第４次高調波が出力される。電力増幅器１５から方向性結合器１６の端子３０１を介して入力される電力増幅された基本波と第２次〜第４次高調波のうち、偶数次の高調波である第２次高調波及び第４次高調波は、方向性結合器１６及び方向性結合器１７の中心周波数の２倍にあたるため分配合成されず、全て分配されず直進し、端子３０２を通り方向性結合器１７の端子３０６へ進んで終端抵抗２１に吸収される。
Next, the operation of the embodiment of FIG. 2 will be described. The high frequency signal input to the
一方、電力増幅器１５の出力信号中の基本波及び奇数次高調波（具体的には第３次高調波）は、方向性結合器１６から端子３０２と端子３０３にそれぞれ９０×ｎ度（ｎは高調波の次数）の位相差で分配されて出力され、方向性結合器１７で合成されて端子３０４へ出力される。よって、方向性結合器１８の端子４０１には、方向性結合器１７から基本波と第３次高調波のみ入力される。
On the other hand, the fundamental wave and the odd-order harmonics (specifically, the third-order harmonics) in the output signal of the
方向性結合器１８に入力された基本波と第３次高調波のうち、第３次高調波は方向性結合器１８と方向性結合器１９の中心周波数の２倍にあたるため、方向性結合器１８で分配されずに直進して端子４０２へすべて出力され、方向性結合器１９も直進して端子４０６へすべて出力されて終端抵抗２３に吸収される。基本波は、方向性結合器１８で分配され、更に方向性結合器１９で合成されて、端子４０４を介して出力端子１１へ出力されて送信される。
Of the fundamental wave and the third harmonic input to the
本実施形態では、電力増幅器１５から出力される高調波が第２次〜第４次高調波までしか無い場合に有効で、第２次〜第４次高調波を吸収するため電力増幅器１５へは反射波が戻らない。本実施形態は、第１の実施形態と同様の特長を有すると共に、電力増幅器１５の高調波が第２次〜第４次高調波までであるので、図１の第１の実施形態に比べてフィルタが不要でコストを下げることができる。
In the present embodiment, it is effective when the harmonics output from the
１、１０ 入力端子
２〜５、１６〜１９ 方向性結合器
６〜９、２０〜２３ 終端抵抗
１１ 出力端子
DESCRIPTION OF
Claims (4)
４つの端子のうち第１の端子に供給される、前記電力増幅器から出力される電力増幅された信号を互いにアイソレーションのとれた第２及び第３の端子に所定の位相差をもって等分配出力すると共に前記第２の端子に偶数次高調波を出力する、基本波の１／４波長の線路長で構成され、中心周波数が前記基本波と同一周波数の第１の方向性結合器と、
前記第１の方向性結合器の第１の端子と互いにアイソレーションがとれた前記第１の方向性結合器の第４の端子に接続された第１の終端抵抗と、
４つの端子のうち第１の端子と第２の端子とが互いにアイソレーションがとれ、第３の端子と第４の端子とが互いにアイソレーションがとれており、第１及び第２の端子にそれぞれ供給される、前記第１の方向性結合器から等分配出力された信号を合成して第３の端子に出力すると共に、第１の端子に供給される前記第１の方向性結合器から出力された前記偶数次高調波を第４の端子に出力する、前記基本波の１／４波長の線路長で構成され、中心周波数が前記基本波と同一周波数の第２の方向性結合器と、
前記第２の方向性結合器の第４の端子に接続された第２の終端抵抗と、
４つの端子のうち第１の端子に供給される、前記第２の方向性結合器により合成された信号を、互いにアイソレーションがとれた第２及び第３の端子に所定の位相差をもって等分配出力する、前記基本波の１／６波長の線路長で構成され、中心周波数が前記基本波の１.５倍の周波数の第３の方向性結合器と、
前記第３の方向性結合器の第１の端子と互いにアイソレーションがとれた前記第３の方向性結合器の第４の端子に接続された第３の終端抵抗と、
前記第３の方向性結合器の第２及び第３の端子から等分配出力された信号中の前記基本波の５次以上の高調波をそれぞれ全反射する第１及び第２のフィルタと、
前記第３の方向性結合器の第２の端子に供給される前記第１のフィルタで全反射された前記５次以上の高調波と前記第３の方向性結合器の第３の端子に供給される前記第２のフィルタで全反射された前記５次以上の高調波とを吸収する、前記第３の方向性結合器の第１の端子と互いにアイソレーションがとれた前記第３の方向性結合器の第４の端子に接続された第３の終端抵抗と、
４つの端子のうち第１の端子と第２の端子とが互いにアイソレーションがとれ、第３の端子と第４の端子とが互いにアイソレーションがとれており、第１及び第２の端子にそれぞれ供給される、前記第３の方向性結合器から等分配出力され前記第１及び第２のフィルタをそれぞれ別々に通過した信号のうち、基本波を第３の端子に出力すると共に第３次高調波を第４の端子に出力する、前記基本波の１／６波長の線路長で構成され、中心周波数が前記基本波の１.５倍の周波数の第４の方向性結合器と、
前記第４の方向性結合器の第４の端子に接続された第４の終端抵抗と、
を有し、前記第３の方向性結合器で分配され前記第４の方向性結合器で合成された、前記電力増幅器の出力信号中の前記基本波を前記第４の方向性結合器の第３の端子から出力端子へ出力することを特徴とする高周波電力送信装置。 A power amplifier for amplifying power of the input signal,
The power-amplified signal output from the power amplifier, which is supplied to the first terminal among the four terminals, is equally distributed and output with a predetermined phase difference to the second and third terminals that are isolated from each other. outputting the even harmonics to the second terminal together, is composed of a line length of a quarter wavelength of a fundamental wave, a first directional coupler is a center frequency of the fundamental wave with the same frequency,
A first termination resistor connected to a fourth terminal of the first directional coupler that is isolated from a first terminal of the first directional coupler;
Of the four terminals, the first terminal and the second terminal are isolated from each other, the third terminal and the fourth terminal are isolated from each other, and the first and second terminals are respectively isolated from each other. The supplied signals equally output from the first directional coupler are combined and output to the third terminal, and output from the first directional coupler supplied to the first terminal. A second directional coupler configured to output the even-order harmonics to a fourth terminal, having a line length of a quarter wavelength of the fundamental wave, and having a center frequency equal to that of the fundamental wave;
A second termination resistor connected to a fourth terminal of the second directional coupler;
The signal synthesized by the second directional coupler supplied to the first terminal among the four terminals is equally distributed with a predetermined phase difference to the second and third terminals that are isolated from each other. A third directional coupler configured to output, having a line length of 1/6 wavelength of the fundamental wave, and having a center frequency of 1.5 times the fundamental wave;
A third termination resistor connected to the fourth terminal of the third directional coupler that is isolated from the first terminal of the third directional coupler;
First and second filters that respectively totally reflect the fifth and higher harmonics of the fundamental wave in the signal equally output from the second and third terminals of the third directional coupler;
The fifth and higher harmonics totally reflected by the first filter supplied to the second terminal of the third directional coupler and supplied to the third terminal of the third directional coupler The third directivity is isolated from the first terminal of the third directional coupler that absorbs the fifth or higher harmonics totally reflected by the second filter . A third termination resistor connected to the fourth terminal of the coupler ;
Of the four terminals, the first terminal and the second terminal are isolated from each other, the third terminal and the fourth terminal are isolated from each other, and the first and second terminals are respectively isolated from each other. Of the supplied signals that are equally distributed from the third directional coupler and separately pass through the first and second filters, the fundamental wave is output to the third terminal and the third harmonic. A fourth directional coupler configured to output a wave to a fourth terminal and having a line length of 1/6 wavelength of the fundamental wave and having a center frequency of 1.5 times the fundamental wave;
A fourth termination resistor connected to a fourth terminal of the fourth directional coupler;
The fundamental wave in the output signal of the power amplifier, which is distributed by the third directional coupler and synthesized by the fourth directional coupler, is output from the fourth directional coupler. 3. A high-frequency power transmission device that outputs from the terminal 3 to the output terminal.
４つの端子のうち第１の端子に供給される、前記電力増幅器から出力される電力増幅された基本波及び第２次〜第４次高調波のうち、前記基本波及び第３次高調波を互いにアイソレーションのとれた第２及び第３の端子に所定の位相差をもって等分配出力すると共に前記第２の端子に偶数次高調波を出力する、基本波の１／４波長の線路長で構成され、中心周波数が前記基本波と同一周波数の第１の方向性結合器と、
前記第１の方向性結合器の第１の端子と互いにアイソレーションがとれた前記第１の方向性結合器の第４の端子に接続された第１の終端抵抗と、
４つの端子のうち第１の端子と第２の端子とが互いにアイソレーションがとれ、第３の端子と第４の端子とが互いにアイソレーションがとれており、第１及び第２の端子にそれぞれ供給される、前記第１の方向性結合器から等分配出力された前記基本波及び第３次高調波を合成して第３の端子に出力すると共に、第１の端子に供給される前記第１の方向性結合器から出力された前記偶数次高調波を第４の端子に出力する、前記基本波の１／４波長の線路長で構成され、中心周波数が前記基本波と同一周波数の第２の方向性結合器と、
前記第２の方向性結合器の第４の端子に接続された第２の終端抵抗と、
４つの端子のうち第１の端子に供給される、前記第２の方向性結合器により合成された前記基本波及び第３次高調波のうち、前記基本波を互いにアイソレーションがとれた第２及び第３の端子に所定の位相差をもって等分配出力すると共に前記第３次高調波を第２の端子へ出力する、前記基本波の１／６波長の線路長で構成され、中心周波数が前記基本波の１.５倍の周波数の第３の方向性結合器と、
前記第３の方向性結合器の第１の端子と互いにアイソレーションがとれた前記第３の方向性結合器の第４の端子に接続された第３の終端抵抗と、
４つの端子のうち第１の端子と第２の端子とが互いにアイソレーションがとれ、第３の端子と第４の端子とが互いにアイソレーションがとれており、第１及び第２の端子にそれぞれ供給される、前記第３の方向性結合器から等分配出力された前記基本波を合成して第３の端子に出力すると共に、前記第３の方向性結合器から第１の端子に供給される前記第３次高調波を第４の端子に出力する、前記基本波の１／６波長の線路長で構成され、中心周波数が前記基本波の１.５倍の周波数の第４の方向性結合器と、
前記第４の方向性結合器の第４の端子に接続された第４の終端抵抗と、
を有し、前記第３の方向性結合器で分配され前記第４の方向性結合器で合成された、前記電力増幅器の出力信号中の前記基本波を前記第４の方向性結合器の第３の端子から出力端子へ出力することを特徴とする高周波電力送信装置。 A power amplifier that amplifies an input signal to output a fundamental wave and second to fourth harmonics;
Among the four terminals, the fundamental wave and the third harmonic wave among the fundamental wave and the second to fourth harmonic waves amplified from the power supplied from the power amplifier are supplied to the first terminal. Consists of a line length of 1/4 wavelength of the fundamental wave , which outputs equally distributed with a predetermined phase difference to the second and third terminals that are isolated from each other and outputs even-order harmonics to the second terminal It is, and the center frequency of the fundamental wave with the same frequency 1 of the directional coupler,
A first termination resistor connected to a fourth terminal of the first directional coupler that is isolated from a first terminal of the first directional coupler;
Of the four terminals, the first terminal and the second terminal are isolated from each other, the third terminal and the fourth terminal are isolated from each other, and the first and second terminals are respectively isolated from each other. The supplied fundamental wave and third harmonic wave equally distributed from the first directional coupler are combined and output to a third terminal, and the first wave supplied to the first terminal The even-order harmonic output from the directional coupler 1 is output to a fourth terminal, and is composed of a line length of ¼ wavelength of the fundamental wave, and the center frequency is the same as that of the fundamental wave. Two directional couplers;
A second termination resistor connected to a fourth terminal of the second directional coupler;
Of the four terminals, supplied to the first terminal, the second wave in which the fundamental wave is isolated from the fundamental wave and the third harmonic wave synthesized by the second directional coupler. And a third terminal that is equally distributed with a predetermined phase difference and outputs the third-order harmonic to the second terminal. A third directional coupler having a frequency 1.5 times the fundamental wave;
A third termination resistor connected to the fourth terminal of the third directional coupler that is isolated from the first terminal of the third directional coupler;
Of the four terminals, the first terminal and the second terminal are isolated from each other, the third terminal and the fourth terminal are isolated from each other, and the first and second terminals are respectively isolated from each other. The supplied fundamental wave equally distributed and output from the third directional coupler is combined and output to the third terminal, and supplied from the third directional coupler to the first terminal. The third harmonic wave is output to a fourth terminal, and is composed of a line length of 1/6 wavelength of the fundamental wave, and the fourth directionality of the center frequency is 1.5 times the frequency of the fundamental wave. A coupler;
A fourth termination resistor connected to a fourth terminal of the fourth directional coupler;
The fundamental wave in the output signal of the power amplifier, which is distributed by the third directional coupler and synthesized by the fourth directional coupler, is output from the fourth directional coupler. 3. A high-frequency power transmission device that outputs from the terminal 3 to the output terminal.
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