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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024114153
(43)【公開日】2024-08-23
(54)【発明の名称】アウトフェージング増幅器およびその製造方法
(51)【国際特許分類】
H03F 1/02 20060101AFI20240816BHJP
H03F 3/24 20060101ALI20240816BHJP
H03F 3/68 20060101ALI20240816BHJP
【ＦＩ】
H03F1/02 194
H03F3/24
H03F3/68 220
【審査請求】未請求
【請求項の数】10
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023019713
(22)【出願日】2023-02-13
【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）令和２年度、国立研究開発法人新エネルギー・産業技術総合開発機構「ポスト５Ｇ情報通信システム基盤強化研究開発事業／ポスト５Ｇ情報通信システムの開発」に関する委託研究、産業技術力強化法第１７条の適用を受ける特許出願
(71)【出願人】
【識別番号】000002130
【氏名又は名称】住友電気工業株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100087480
【弁理士】
【氏名又は名称】片山 修平
(72)【発明者】
【氏名】住吉 高志
【テーマコード（参考）】
5J500
【Ｆターム（参考）】
5J500AA04
5J500AA21
5J500AA41
5J500AC36
5J500AC75
5J500AC92
5J500AC98
5J500AH09
5J500AH12
5J500AH24
5J500AK12
5J500AK66
5J500AK68
5J500AQ04
5J500AS14
5J500AT01
5J500AT05
5J500AT07
5J500CK03
5J500CK07
5J500LV08
(57)【要約】 （修正有）
【課題】小型化が可能なアウトフェージング増幅器及びその製造方法を提供する。
【解決手段】アウトフェージング増幅器１００は、第１信号を増幅する第１アンプ１０と、第２信号を増幅する第２アンプ１１と、第１アンプが増幅した第１信号Ｓｏａが入力する第１ノードＮ１と、第２アンプが増幅した第２信号Ｓｏｂが入力する第２ノードＮ２と、第１信号と第２信号が合成され、合成された信号を出力信号Ｓｏとして出力する第３ノードＮ３と、第１端が第１ノードに接続され、第２端が第３ノードに接続された第１インピーダンス変換器である伝送線路１４と、第１端が第２ノードに接続され、第２端が第３ノードに接続された第２インピーダンス変換器である伝送線路１５と、第１端が第１ノードに接続され、第２端が開放される第１オープンスタブ１６と、第１端が第２ノードに接続され、第２端が開放される第２オープンスタブ１７と、を備える合成器１８と、を備える。
【選択図】図２
【解決手段】アウトフェージング増幅器１００は、第１信号を増幅する第１アンプ１０と、第２信号を増幅する第２アンプ１１と、第１アンプが増幅した第１信号Ｓｏａが入力する第１ノードＮ１と、第２アンプが増幅した第２信号Ｓｏｂが入力する第２ノードＮ２と、第１信号と第２信号が合成され、合成された信号を出力信号Ｓｏとして出力する第３ノードＮ３と、第１端が第１ノードに接続され、第２端が第３ノードに接続された第１インピーダンス変換器である伝送線路１４と、第１端が第２ノードに接続され、第２端が第３ノードに接続された第２インピーダンス変換器である伝送線路１５と、第１端が第１ノードに接続され、第２端が開放される第１オープンスタブ１６と、第１端が第２ノードに接続され、第２端が開放される第２オープンスタブ１７と、を備える合成器１８と、を備える。
【選択図】図２
【特許請求の範囲】
【請求項1】
第１信号を増幅する第１アンプと、
第２信号を増幅する第２アンプと、
前記第１アンプが増幅した前記第１信号が入力する第１ノードと、
前記第２アンプが増幅した前記第２信号が入力する第２ノードと、
前記第１信号と前記第２信号が合成され、合成された信号を出力信号として出力する第３ノードと、
第１端が前記第１ノードに接続され、第２端が前記第３ノードに接続された第１インピーダンス変換器と、
第１端が前記第２ノードに接続され、第２端が前記第３ノードに接続された第２インピーダンス変換器と、
第１端が前記第１ノードに接続され、第２端が開放され、動作周波数帯域の中心周波数における位相に換算した電気長をθ３とし、前記出力信号の電力を動作として用いられる最小の値としたときのアウトフェージング角をθｂｏとしたとき、θ３が１８０°－θｂｏと＋θｂｏのいずれとも異なる第１オープンスタブと、
第１端が前記第２ノードに接続され、第２端が開放され、前記中心周波数における位相に換算した電気長をθ４としたとき、θ４が１８０°－θｂｏと＋θｂｏのいずれとも異なる第２オープンスタブと、
を備える合成器と、
を備えるアウトフェージング増幅器。
第２信号を増幅する第２アンプと、
前記第１アンプが増幅した前記第１信号が入力する第１ノードと、
前記第２アンプが増幅した前記第２信号が入力する第２ノードと、
前記第１信号と前記第２信号が合成され、合成された信号を出力信号として出力する第３ノードと、
第１端が前記第１ノードに接続され、第２端が前記第３ノードに接続された第１インピーダンス変換器と、
第１端が前記第２ノードに接続され、第２端が前記第３ノードに接続された第２インピーダンス変換器と、
第１端が前記第１ノードに接続され、第２端が開放され、動作周波数帯域の中心周波数における位相に換算した電気長をθ３とし、前記出力信号の電力を動作として用いられる最小の値としたときのアウトフェージング角をθｂｏとしたとき、θ３が１８０°－θｂｏと＋θｂｏのいずれとも異なる第１オープンスタブと、
第１端が前記第２ノードに接続され、第２端が開放され、前記中心周波数における位相に換算した電気長をθ４としたとき、θ４が１８０°－θｂｏと＋θｂｏのいずれとも異なる第２オープンスタブと、
を備える合成器と、
を備えるアウトフェージング増幅器。
【請求項2】
θ３と１８０°－θｂｏとの差は、０．５°以上かつ１０°以下であり、
θ４と＋θｂｏとの差は、０．５°以上かつ１０°以下である請求項１に記載のアウトフェージング増幅器。
θ４と＋θｂｏとの差は、０．５°以上かつ１０°以下である請求項１に記載のアウトフェージング増幅器。
【請求項3】
θ３－（１８０°－θｂｏ）の符号とθ４－θｂｏの符号とは同じである請求項２に記載のアウトフェージング増幅器。
【請求項4】
θ３－（１８０°－θｂｏ）とθ２－θｂｏとの差の絶対値は１°以下である請求項３に記載のアウトフェージング増幅器。
【請求項5】
前記第１インピーダンス変換器は、電気長が前記中心周波数の波長の１／４の第１伝送線路であり、
前記第２インピーダンス変換器は、電気長が前記中心周波数の波長の１／４の第２伝送線路である請求項１から請求項４のいずれか一項に記載のアウトフェージング増幅器。
前記第２インピーダンス変換器は、電気長が前記中心周波数の波長の１／４の第２伝送線路である請求項１から請求項４のいずれか一項に記載のアウトフェージング増幅器。
【請求項6】
前記第１伝送線路、前記第２伝送線路、前記第１オープンスタブおよび前記第２オープンスタブは、誘電体層と、誘電体層上に設けられた導電体パターンにより形成される請求項５に記載のアウトフェージング増幅器。
【請求項7】
前記第１アンプと前記第１ノードとの間に接続された第１整合回路と、
前記第２アンプと前記第２ノードとの間に接続された第２整合回路と、
を備える請求項１から請求項４のいずれか一項に記載のアウトフェージング増幅器。
前記第２アンプと前記第２ノードとの間に接続された第２整合回路と、
を備える請求項１から請求項４のいずれか一項に記載のアウトフェージング増幅器。
【請求項8】
前記出力信号の電力が動作として用いられる最小の値に設定されたとき、前記アウトフェージング増幅器の効率は、θ３＝１８０°－θｂｏかつθ４＝＋θｂｏと仮定したときの効率より高い請求項１から請求項４のいずれか一項に記載のアウトフェージング増幅器。
【請求項9】
第１信号を増幅する第１アンプと、第２信号を増幅する第２アンプと、前記第１アンプが増幅した前記第１信号が入力する第１ノードと、前記第２アンプが増幅した前記第２信号が入力する第２ノードと、前記第１信号と前記第２信号とが合成され、合成された信号を出力信号として出力する第３ノードと、第１端が前記第１ノードに接続され、第２端が前記第３ノードに接続された第１インピーダンス変換器と、第１端が前記第２ノードに接続され、第２端が前記第３ノードに接続された第２インピーダンス変換器と、第１端が前記第１ノードに接続され、第２端が開放され、前記出力信号の電力を動作として用いられる最小の値としたときのアウトフェージング角をθｂｏとしたとき、動作周波数帯域の中心周波数における位相に換算した電気長が１８０°－θｂｏである第１オープンスタブと、第１端が前記第２ノードに接続され、第２端が開放され、前記中心周波数における位相に換算した電気が＋θｂｏである第２オープンスタブと、を備えるアウトフェージング増幅器を準備する工程と、
前記第１アンプから前記第１ノードを見た第１インピーダンスと前記第２アンプから前記第２ノードを見た第２インピーダンスとが所望の値となるように、前記第１オープンスタブの長さおよび前記第２オープンスタブの長さを調整する工程と、
を備えるアウトフェージング増幅器の製造方法。
前記第１アンプから前記第１ノードを見た第１インピーダンスと前記第２アンプから前記第２ノードを見た第２インピーダンスとが所望の値となるように、前記第１オープンスタブの長さおよび前記第２オープンスタブの長さを調整する工程と、
を備えるアウトフェージング増幅器の製造方法。
【請求項10】
前記調整する工程は、前記第１オープンスタブの電気長と１８０°－θｂｏとの差が０．５°以上かつ１０°以下となり、前記第２オープンスタブの電気長と＋θｂｏとの差が０．５°以上かつ１０°以下となるように、前記第１オープンスタブの長さおよび前記第２オープンスタブの長さを調整する工程を含む請求項９に記載のアウトフェージング増幅器の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、アウトフェージング増幅器およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【0002】
マイクロ波等の高周波信号を増幅する増幅器としてアウトフェージング増幅器が知られている。アウトフェージング増幅器は、信号処理器、２つのアンプおよび合成器を備えている。信号処理器は、入力された入力信号の振幅に基づきアウトフェージング角を変化させた２つの信号を出力する。２つのアンプは、信号処理器から出力された２つの信号をそれぞれ増幅する。合成器は、２つのアンプが増幅した２つの出力信号を１つの出力信号として合成する合成器を備える。合成器としてシレイ（Ｃｈｉｒｅｉｘ）合成器を用いることが知られている（例えば特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開２０２０－１５６０２３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
アウトフェージング増幅器では、高調波を処理するため高調波回路を用いる。しかしながら、高調波回路を設けるとアウトフェージング増幅器が大型化してしまう。
【0005】
本開示は、上記課題に鑑みなされたものであり、小型化が可能なアウトフェージング増幅器およびその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本開示の一実施形態は、第１信号を増幅する第１アンプと、第２信号を増幅する第２アンプと、前記第１アンプが増幅した前記第１信号が入力する第１ノードと、前記第２アンプが増幅した前記第２信号が入力する第２ノードと、前記第１信号と前記第２信号が合成され、合成された信号を出力信号として出力する第３ノードと、第１端が前記第１ノードに接続され、第２端が前記第３ノードに接続された第１インピーダンス変換器と、第１端が前記第２ノードに接続され、第２端が前記第３ノードに接続された第２インピーダンス変換器と、第１端が前記第１ノードに接続され、第２端が開放され、動作周波数帯域の中心周波数における位相に換算した電気長をθ３とし、前記出力信号の電力を動作として用いられる最小の値としたときのアウトフェージング角をθｂｏとしたとき、θ３が１８０°－θｂｏと＋θｂｏのいずれとも異なる第１オープンスタブと、第１端が前記第２ノードに接続され、第２端が開放され、前記中心周波数における位相に換算した電気長をθ４としたとき、θ４が１８０°－θｂｏと＋θｂｏのいずれとも異なる第２オープンスタブと、を備える合成器と、を備えるアウトフェージング増幅器である。
【0007】
本開示の一実施形態は、第１信号を増幅する第１アンプと、第２信号を増幅する第２アンプと、前記第１アンプが増幅した前記第１信号が入力する第１ノードと、前記第２アンプが増幅した前記第２信号が入力する第２ノードと、前記第１信号と前記第２信号とが合成され、合成された信号を出力信号として出力する第３ノードと、第１端が前記第１ノードに接続され、第２端が前記第３ノードに接続された第１インピーダンス変換器と、第１端が前記第２ノードに接続され、第２端が前記第３ノードに接続された第２インピーダンス変換器と、第１端が前記第１ノードに接続され、第２端が開放され、前記出力信号の電力を動作として用いられる最小の値としたときのアウトフェージング角をθｂｏとしたとき、動作周波数帯域の中心周波数における位相に換算した電気長が１８０°－θｂｏである第１オープンスタブと、第１端が前記第２ノードに接続され、第２端が開放され、前記中心周波数における位相に換算した電気が＋θｂｏである第２オープンスタブと、を備えるアウトフェージング増幅器を準備する工程と、前記第１アンプから前記第１ノードを見た第１インピーダンスと前記第２アンプから前記第２ノードを見た第２インピーダンスとが所望の値となるように、前記第１オープンスタブの長さおよび前記第２オープンスタブの長さを調整する工程と、を備えるアウトフェージング増幅器の製造方法である。
【発明の効果】
【0008】
本開示によれば、小型化が可能なアウトフェージング増幅器およびその製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0009】
【発明を実施するための形態】
【0010】
［本開示の実施形態の説明］
最初に本開示の実施形態の内容を列記して説明する。
（１）本開示の一実施形態は、第１信号を増幅する第１アンプと、第２信号を増幅する第２アンプと、前記第１アンプが増幅した前記第１信号が入力する第１ノードと、前記第２アンプが増幅した前記第２信号が入力する第２ノードと、前記第１信号と前記第２信号が合成され、合成された信号を出力信号として出力する第３ノードと、第１端が前記第１ノードに接続され、第２端が前記第３ノードに接続された第１インピーダンス変換器と、第１端が前記第２ノードに接続され、第２端が前記第３ノードに接続された第２インピーダンス変換器と、第１端が前記第１ノードに接続され、第２端が開放され、動作周波数帯域の中心周波数における位相に換算した電気長をθ３とし、前記出力信号の電力を動作として用いられる最小の値としたときのアウトフェージング角をθｂｏとしたとき、θ３が１８０°－θｂｏと＋θｂｏのいずれとも異なる第１オープンスタブと、第１端が前記第２ノードに接続され、第２端が開放され、前記中心周波数における位相に換算した電気長をθ４としたとき、θ４が１８０°－θｂｏと＋θｂｏのいずれとも異なる第２オープンスタブと、を備える合成器と、を備えるアウトフェージング増幅器である。これにより、小型化が可能なアウトフェージング増幅器を提供することができる。
（２）上記（１）において、θ３と１８０°－θｂｏとの差は、０．５°以上かつ１０°以下であり、θ４と＋θｂｏとの差は、０．５°以上かつ１０°以下であってもよい。これにより、アウトフェージング増幅器の特性を向上できる。
（３）上記（２）において、θ３－（１８０°－θｂｏ）の符号とθ４－θｂｏの符号とは同じであってもよい。これにより、アウトフェージング増幅器の特性を向上できる。
（４）上記（３）において、θ３－（１８０°－θｂｏ）とθ２－θｂｏとの差の絶対値は１°以下であってもよい。これにより、アウトフェージング増幅器の特性を向上できる。
（５）上記（１）から（４）のいずれかにおいて、前記第１インピーダンス変換器は、電気長が前記中心周波数の波長の１／４の第１伝送線路であり、前記第２インピーダンス変換器は、電気長が前記中心周波数の波長の１／４の第２伝送線路であってもよい。これにより、第１伝送線路および第２伝送線路をインピーダンス変換器として機能させることができる。
（６）上記（５）において、前記第１伝送線路、前記第２伝送線路、前記第１オープンスタブおよび前記第２オープンスタブは、誘電体層と、誘電体層上に設けられた導電体パターンにより形成されてもよい。これにより、第１オープンスタブおよび第２オープンスタブの電気長を容易に調整できる。
（７）上記（１）から（６）のいずれかにおいて、前記第１アンプと前記第１ノードとの間に接続された第１整合回路と、前記第２アンプと前記第２ノードとの間に接続された第２整合回路と、を備えてもよい。これにより、第１ノードおよび第２ノードを見たインピーダンスを第１アンプおよび第２アンプが最適動作するインピーダンスに整合させることができる。
（８）上記（１）から（７）のいずれかにおいて、前記出力信号の電力が動作として用いられる最小の値に設定されたとき、前記アウトフェージング増幅器の効率は、θ３＝１８０°－θｂｏかつθ４＝＋θｂｏと仮定したときの効率より高くてもよい。これにより、アウトフェージング増幅器の特性を向上できる。
（９）本開示の一実施形態は、第１信号を増幅する第１アンプと、第２信号を増幅する第２アンプと、前記第１アンプが増幅した前記第１信号が入力する第１ノードと、前記第２アンプが増幅した前記第２信号が入力する第２ノードと、前記第１信号と前記第２信号とが合成され、合成された信号を出力信号として出力する第３ノードと、第１端が前記第１ノードに接続され、第２端が前記第３ノードに接続された第１インピーダンス変換器と、第１端が前記第２ノードに接続され、第２端が前記第３ノードに接続された第２インピーダンス変換器と、第１端が前記第１ノードに接続され、第２端が開放され、前記出力信号の電力を動作として用いられる最小の値としたときのアウトフェージング角をθｂｏとしたとき、動作周波数帯域の中心周波数における位相に換算した電気長が１８０°－θｂｏである第１オープンスタブと、第１端が前記第２ノードに接続され、第２端が開放され、前記中心周波数における位相に換算した電気が＋θｂｏである第２オープンスタブと、を備えるアウトフェージング増幅器を準備する工程と、前記第１アンプから前記第１ノードを見た第１インピーダンスと前記第２アンプから前記第２ノードを見た第２インピーダンスとが所望の値となるように、前記第１オープンスタブの長さおよび前記第２オープンスタブの長さを調整する工程と、を備えるアウトフェージング増幅器の製造方法である。これにより、小型化可能なアウトフェージング増幅器を製造できる。
（１０）上記（９）において、前記調整する工程は、前記第１オープンスタブの電気長と１８０°－θｂｏとの差が０．５°以上かつ１０°以下となり、前記第２オープンスタブの電気長と＋θｂｏとの差が０．５°以上かつ１０°以下となるように、前記第１オープンスタブの長さおよび前記第２オープンスタブの長さを調整する工程を含んでもよい。これにより、アウトフェージング増幅器の特性を向上できる。
最初に本開示の実施形態の内容を列記して説明する。
（１）本開示の一実施形態は、第１信号を増幅する第１アンプと、第２信号を増幅する第２アンプと、前記第１アンプが増幅した前記第１信号が入力する第１ノードと、前記第２アンプが増幅した前記第２信号が入力する第２ノードと、前記第１信号と前記第２信号が合成され、合成された信号を出力信号として出力する第３ノードと、第１端が前記第１ノードに接続され、第２端が前記第３ノードに接続された第１インピーダンス変換器と、第１端が前記第２ノードに接続され、第２端が前記第３ノードに接続された第２インピーダンス変換器と、第１端が前記第１ノードに接続され、第２端が開放され、動作周波数帯域の中心周波数における位相に換算した電気長をθ３とし、前記出力信号の電力を動作として用いられる最小の値としたときのアウトフェージング角をθｂｏとしたとき、θ３が１８０°－θｂｏと＋θｂｏのいずれとも異なる第１オープンスタブと、第１端が前記第２ノードに接続され、第２端が開放され、前記中心周波数における位相に換算した電気長をθ４としたとき、θ４が１８０°－θｂｏと＋θｂｏのいずれとも異なる第２オープンスタブと、を備える合成器と、を備えるアウトフェージング増幅器である。これにより、小型化が可能なアウトフェージング増幅器を提供することができる。
（２）上記（１）において、θ３と１８０°－θｂｏとの差は、０．５°以上かつ１０°以下であり、θ４と＋θｂｏとの差は、０．５°以上かつ１０°以下であってもよい。これにより、アウトフェージング増幅器の特性を向上できる。
（３）上記（２）において、θ３－（１８０°－θｂｏ）の符号とθ４－θｂｏの符号とは同じであってもよい。これにより、アウトフェージング増幅器の特性を向上できる。
（４）上記（３）において、θ３－（１８０°－θｂｏ）とθ２－θｂｏとの差の絶対値は１°以下であってもよい。これにより、アウトフェージング増幅器の特性を向上できる。
（５）上記（１）から（４）のいずれかにおいて、前記第１インピーダンス変換器は、電気長が前記中心周波数の波長の１／４の第１伝送線路であり、前記第２インピーダンス変換器は、電気長が前記中心周波数の波長の１／４の第２伝送線路であってもよい。これにより、第１伝送線路および第２伝送線路をインピーダンス変換器として機能させることができる。
（６）上記（５）において、前記第１伝送線路、前記第２伝送線路、前記第１オープンスタブおよび前記第２オープンスタブは、誘電体層と、誘電体層上に設けられた導電体パターンにより形成されてもよい。これにより、第１オープンスタブおよび第２オープンスタブの電気長を容易に調整できる。
（７）上記（１）から（６）のいずれかにおいて、前記第１アンプと前記第１ノードとの間に接続された第１整合回路と、前記第２アンプと前記第２ノードとの間に接続された第２整合回路と、を備えてもよい。これにより、第１ノードおよび第２ノードを見たインピーダンスを第１アンプおよび第２アンプが最適動作するインピーダンスに整合させることができる。
（８）上記（１）から（７）のいずれかにおいて、前記出力信号の電力が動作として用いられる最小の値に設定されたとき、前記アウトフェージング増幅器の効率は、θ３＝１８０°－θｂｏかつθ４＝＋θｂｏと仮定したときの効率より高くてもよい。これにより、アウトフェージング増幅器の特性を向上できる。
（９）本開示の一実施形態は、第１信号を増幅する第１アンプと、第２信号を増幅する第２アンプと、前記第１アンプが増幅した前記第１信号が入力する第１ノードと、前記第２アンプが増幅した前記第２信号が入力する第２ノードと、前記第１信号と前記第２信号とが合成され、合成された信号を出力信号として出力する第３ノードと、第１端が前記第１ノードに接続され、第２端が前記第３ノードに接続された第１インピーダンス変換器と、第１端が前記第２ノードに接続され、第２端が前記第３ノードに接続された第２インピーダンス変換器と、第１端が前記第１ノードに接続され、第２端が開放され、前記出力信号の電力を動作として用いられる最小の値としたときのアウトフェージング角をθｂｏとしたとき、動作周波数帯域の中心周波数における位相に換算した電気長が１８０°－θｂｏである第１オープンスタブと、第１端が前記第２ノードに接続され、第２端が開放され、前記中心周波数における位相に換算した電気が＋θｂｏである第２オープンスタブと、を備えるアウトフェージング増幅器を準備する工程と、前記第１アンプから前記第１ノードを見た第１インピーダンスと前記第２アンプから前記第２ノードを見た第２インピーダンスとが所望の値となるように、前記第１オープンスタブの長さおよび前記第２オープンスタブの長さを調整する工程と、を備えるアウトフェージング増幅器の製造方法である。これにより、小型化可能なアウトフェージング増幅器を製造できる。
（１０）上記（９）において、前記調整する工程は、前記第１オープンスタブの電気長と１８０°－θｂｏとの差が０．５°以上かつ１０°以下となり、前記第２オープンスタブの電気長と＋θｂｏとの差が０．５°以上かつ１０°以下となるように、前記第１オープンスタブの長さおよび前記第２オープンスタブの長さを調整する工程を含んでもよい。これにより、アウトフェージング増幅器の特性を向上できる。
【0011】
［本開示の実施形態の詳細］
本開示の実施形態にかかるアウトフェージング増幅器およびその製造方法の具体例を、以下に図面を参照しつつ説明する。なお、本開示はこれらの例示に限定されるものではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
本開示の実施形態にかかるアウトフェージング増幅器およびその製造方法の具体例を、以下に図面を参照しつつ説明する。なお、本開示はこれらの例示に限定されるものではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【0012】
[実施例１]
図１は、実施例１に係るアウトフェージング増幅器のブロック図である。図１に示すように、アウトフェージング増幅器１００では、入力端子Ｔｉｎと出力端子Ｔｏｕｔとの間にアンプ１０（第１アンプ）とアンプ１１（第２アンプ）とが並列に接続されている。入力端子Ｔｉｎに入力信号Ｓｉとして高周波信号が入力する。アウトフェージング増幅器１００が移動体通信の基地局に用いられる場合、高周波信号の周波数は例えば０．５ＧＨｚ以上かつ１０ＧＨｚ以下である。信号処理器２０は入力信号Ｓｉを信号処理し、２つの信号Ｓｉａ（第１信号）および信号Ｓｉｂ（第２信号）として出力する。
図１は、実施例１に係るアウトフェージング増幅器のブロック図である。図１に示すように、アウトフェージング増幅器１００では、入力端子Ｔｉｎと出力端子Ｔｏｕｔとの間にアンプ１０（第１アンプ）とアンプ１１（第２アンプ）とが並列に接続されている。入力端子Ｔｉｎに入力信号Ｓｉとして高周波信号が入力する。アウトフェージング増幅器１００が移動体通信の基地局に用いられる場合、高周波信号の周波数は例えば０．５ＧＨｚ以上かつ１０ＧＨｚ以下である。信号処理器２０は入力信号Ｓｉを信号処理し、２つの信号Ｓｉａ（第１信号）および信号Ｓｉｂ（第２信号）として出力する。
【0013】
信号Ｓｉａは整合回路３０を介しアンプ１０に入力される。整合回路３０は信号処理器２０の出力インピーダンスとアンプ１０の入力インピーダンスを整合させる。アンプ１０は、整合回路３０を介して入力された信号Ｓｉａを増幅し、整合回路３２を介して、増幅した信号Ｓｏａを出力する。整合回路３２を通過した信号Ｓｏａは合成器１８に入力される。整合回路３２は、アンプ１０の出力インピーダンスと合成器１８の入力インピーダンスとを整合させる。信号Ｓｉｂは整合回路３１を介しアンプ１１に入力される。整合回路３１は信号処理器２０の出力インピーダンスとアンプ１１の入力インピーダンスとを整合させる。アンプ１１は、整合回路３１を介して入力された信号Ｓｉｂを増幅し、整合回路３３を介して、増幅した信号Ｓｏｂを出力する。整合回路３３を通過した信号Ｓｏｂは合成器１８に入力する。整合回路３３は、アンプ１１の出力インピーダンスと合成器１８の入力インピーダンスとを整合させる。合成器１８は、信号ＳｏａとＳｏｂとを合成する。合成された信号は出力信号Ｓｏとして出力端子Ｔｏｕｔから出力される。
【0014】
バイアス回路３４は、バイアス電圧Ｖｇ１をアンプ１０のゲートＧに供給するとともに、信号Ｓｉａがバイアス端子に漏れることを抑制する。バイアス回路３６は、バイアス電圧Ｖｄ１をアンプ１０のドレインＤに供給するとともに、アンプ１０により増幅された信号Ｓｏａがバイアス端子に漏れることを抑制する。バイアス回路３５は、バイアス電圧Ｖｇ２をアンプ１１のゲートＧに供給するとともに、信号Ｓｉｂがバイアス端子に漏れることを抑制する。バイアス回路３７は、バイアス電圧Ｖｄ２をアンプ１１のドレインＤに供給するとともに、アンプ１１により増幅された信号Ｓｏｂがバイアス端子に漏れることを抑制する。
【0015】
アンプ１０および１１は、例えばＦＥＴ（Ｆｉｅｌｄ Ｅｆｆｅｃｔ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）Ｑ１およびＱ２をそれぞれ備える。ＦＥＴＱ１およびＱ２のソースＳは接地され、ゲートＧに信号Ｓｉａおよび信号Ｓｉｂが、それぞれ整合回路３０および整合回路３１を介してそれぞれ入力され、ドレインＤは増幅した信号が出力する。ＦＥＴＱ１およびＱ２は、例えばＧａＮ ＨＥＭＴ（Ｇａｌｌｉｕｍ Ｎｉｔｒｉｄｅ Ｈｉｇｈ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｍｏｂｉｌｉｔｙ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）またはＬＤＭＯＳ（Ｌａｔｅｒａｌｌｙ Ｄｉｆｆｕｓｅｄ Ｍｅｔａｌ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）である。アンプ１０および１１にはそれぞれ多段のＦＥＴが設けられていてもよい。アンプ１０および１１は、ＦＥＴ以外のトランジスタを有していてもよい。
【0016】
整合回路３０、３１、３２および３３は、例えばアンプ１０および１１が飽和電力を出力するときにドレイン効率等の高周波特性が最適になるように設計されている。これにより、アンプ１０および１１が信号ＳｉａおよびＳｉｂを増幅するときのドレイン効率等の高周波特性が向上する。
【0017】
信号処理器２０は、例えばＳｉｎｇｎａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔであり、入力信号Ｓｉをデジタル処理し信号ＳｉａおよびＳｉｂを出力する。アウトフェージング増幅器１００では、入力信号Ｓｉの入力電力の振幅に対応した出力電力の振幅を有する出力信号Ｓｏを出力する。信号処理器２０は、入力信号Ｓｉの振幅に依存した出力信号Ｓｏを出力するため、入力信号Ｓｉの振幅に依存して信号ＳｉａおよびＳｉｂのアウトフェージング角を設定する。
【0018】
図２は、実施例１に係るアウトフェージング増幅器のブロック図である。図２では、図１に比べ、整合回路３０、３１およびバイアス回路３４、３５、３６および３７の図示を省略し、合成器１８内の構成を図示している。図２に示すように、実施例１のアウトフェージング増幅器１００では、合成器１８は、例えばシレイ合成器である。合成器１８は、伝送線路１４、１５、オープンスタブ１６および１７を備えている。
【0019】
伝送線路１４（第１伝送線路）の第１端はノードＮ１（第１ノード）に電気的に接続され、伝送線路１４の第２端はノードＮ３（第３ノード）に電気的に接続されている。伝送線路１５（第２伝送線路）の第１端はノードＮ２（第２ノード）に電気的に接続され、伝送線路１５の第２端はノードＮ３に電気的に接続されている。オープンスタブ１６（第１オープンスタブ）の第１端はノードＮ１に電気的に接続され、オープンスタブ１６の第２端は開放されている。オープンスタブ１７（第２オープンスタブ）の第１端はノードＮ２に電気的に接続され、オープンスタブ１７の第２端は開放されている。
【0020】
ノードＮ１に入力する信号Ｓｏａ（第１信号）と、ノードＮ２に入力する信号Ｓｏｂ（第２信号）と、はノードＮ３において合成され、出力端子Ｔｏｕｔに、出力電力Ｐｏの出力信号Ｓｏとして出力される。
【0021】
伝送線路１４および１５は、インピーダンス変換器であり、それぞれ整合回路３２および３３の出力インピーダンスを標準インピーダンス（例えば５０Ω）の２倍（１００Ω）に変換する。これにより、出力端子ＴｏｕｔからノードＮ３をみたインピーダンスは標準インピーダンス（５０Ω）となる。伝送線路１４および１５の電気長は、それぞれＬ１およびＬ２である。電気長Ｌ１およびＬ２は、例えばλ／４である。λは、アウトフェージング増幅器１００の動作周波数帯域の中心周波数ｆ０における波長である。電気長Ｌ１およびＬ２を中心周波数ｆ０における位相に換算した電気長をそれぞれθ１およびθ２とすると、θ１＝θ２＝９０°である。
【0022】
［アウトフェージング動作の説明］
図３および図４は、実施例１における出力電力のベクトルの模式図である。図３は、アウトフェージング増幅器１００の出力電力Ｐｏを最大とするときに相当し、図４は、アウトフェージング増幅器１００の出力電力Ｐ０を最小とするときに相当する。動作において用いられるときの最大の値の出力電力Ｐｏを飽和電力と称し電力Ｐｓａｔで表す。動作において用いられるときの最小の値の出力電力Ｐｏをバックオフ電力と称し電力Ｐｂｏで表す。
図３および図４は、実施例１における出力電力のベクトルの模式図である。図３は、アウトフェージング増幅器１００の出力電力Ｐｏを最大とするときに相当し、図４は、アウトフェージング増幅器１００の出力電力Ｐ０を最小とするときに相当する。動作において用いられるときの最大の値の出力電力Ｐｏを飽和電力と称し電力Ｐｓａｔで表す。動作において用いられるときの最小の値の出力電力Ｐｏをバックオフ電力と称し電力Ｐｂｏで表す。
【0023】
図３および図４において、電力ＰａはノードＮ１における信号Ｓｏａの電力のベクトルであり、電力ＰｂはノードＮ２における信号Ｓｏｂの電力のベクトルである。電力ＰａおよびＰｂは、例えばそれぞれアンプ１０および１１の飽和電力である。電力ＰａとＰｂとの合成ベクトルは出力端子Ｔｏｕｔから出力される出力電力Ｐｏである。アウトフェージング角をθａとし、電力ＰａとＰａの位相差をθｄとすると、２×θａ＋θｄ＝１８０°である。すなわち、位相差θｄが１８０°の状態から、電力Ｐ１の位相を＋θａ回転し、電力Ｐ２の位相を－θａ回転させたとき、角θａをアウトフェージング角という。
【0024】
図３に示すように、出力電力Ｐｏを大きくするときには、アウトフェージング角θａを大きくし、９０°に近づける。図４に示すように、出力電力Ｐｏを小さくするときには、アウトフェージング角θａを小さくし、０°に近づける。シレイ合成器である合成器１８では、アウトフェージング角を９０°付近および０°付近とすると、出力ノードＮｏ１およびＮｏ２から合成器１８をみたインピーダンスのリアクタンス成分が大きくなり、アンプ１０および１１の負荷インピーダンスＺａ１およびＺａ２が最適値からずれてしまう。このため、アウトフェージング角θａは、９０°より小さい角θｓａｔと、０°より大きい角θｂｏの範囲で用いる。すなわち、図３において、出力電力Ｐｏが電力Ｐｓａｔのときのアウトフェージング角θａは角θｓａｔである。角θｓａｔは、アウトフェージング増幅器１００の動作において用いられる最大のアウトフェージング角θａである。図４において、出力電力Ｐｏが電力Ｐｂｏのときのアウトフェージング角θａは角θｂｏである。角θｂｏは、アウトフェージング増幅器１００の動作において用いられる最小のアウトフェージング角θａである。角θｓａｔは例えば７０°であり、角θｂｏは例えば２０°である。
【0025】
アウトフェージング角θａの制御は信号処理器２０が行う。例えば、出力電力Ｐｏを大きくするとき、信号処理器２０は、信号ＳｉａとＳｉｂのアウトフェージング角θａを大きくする。出力電力Ｐｏを小さくするとき、信号処理器２０は、信号ＳｉａとＳｉｂのアウトフェージング角θａを小さくする。信号ＳｉａおよびＳｉｂのアウトフェージング角θａと、信号ＳｉａおよびＳｉａを増幅した信号ＳｏａおよびＳｏｂのアウトフェージング角θａと、はほぼ同じである。よって、信号処理器２０が信号ＳｉａとＳｉｂのアウトフェージング角θａを変化させることで、アウトフェージング角θａを変化させることができる。このように、信号処理器２０は、入力する入力信号Ｓｉに基づき、信号ＳｉａとＳｉｂとのアウトフェージング角θａを変化させ、アンプ１０および１１にアウトフェージング角θａを変化させた信号ＳｉａとＳｉｂとを出力する
【0026】
［シレイ合成器の説明］
オープンスタブ１６および１７の機能について説明するため、比較例１について説明する。比較例１に係るアウトフェージング増幅器では、合成器１８にオープンスタブ１６および１７が設けられていない。比較例１の合成器はシレイ合成器ではない。
オープンスタブ１６および１７の機能について説明するため、比較例１について説明する。比較例１に係るアウトフェージング増幅器では、合成器１８にオープンスタブ１６および１７が設けられていない。比較例１の合成器はシレイ合成器ではない。
【0027】
図５は、比較例１におけるインピーダンスのスミスチャートであり、整合回路３２および３３から合成器１８をみたインピーダンスＺａおよびＺｂのスミスチャートである。図５に示すように、点５０はアウトフェージング角θａが０°のときを示し、点５１はアウトフェージング角θａが９０°のときを示す。アウトフェージング角θａが０°から９０°まで変化すると、インピーダンスＺａは、矢印５２のように点５０から点５１に円弧の下半分の軌跡を移動する。インピーダンスＺｂは、矢印５３のように点５０から点５１に円弧の上半分の軌跡を移動する。
【0028】
整合回路３２および３３は、インピーダンスＺａおよびＺｂが実数（例えば標準インピーダンスの２倍）のとき、アンプ１０および１１の高周波特性が最適（例えばドレイン効率が最大）となるように、アンプ１０および１１の出力インピーダンスを変換する。これにより、図５において、インピーダンスＺａおよびＺｂが実数のときアンプ１０および１１の特性が最大となる。点５０および点５１では、インピーダンスＺａおよびＺｂは実数である。アウトフェージング角θａの範囲は、図３のθｓａｔと図４のθｂｏとの間の範囲である。この範囲では、インピーダンスＺａおよびＺｂのリアクタンス成分（虚数成分）が大きく、アンプ１０および１１の負荷インピーダンスは最適値からずれてしまう。また、無効電力が大きくなってしまう。
【0029】
図６は、実施例１におけるインピーダンスのスミスチャートであり、整合回路３２および３３から合成器１８をみたインピーダンスＺａおよびＺｂのスミスチャートである。オープンスタブ１６の電気長Ｌ３を、容量性を有する電気長とし、オープンスタブ１７の電気長Ｌ４を、誘導性を有する電気長とする。すなわち、オープンスタブ１６を、２λより長くかつ４λより短くする。オープンスタブ１７を、０λより長くかつ２λより短くする。電気長Ｌ３およびＬ４を周波数ｆ０における位相に換算したそれぞれ電気長θ３およびθ４を用い表すと、電気長θ３は９０°より大きく１８０°より小さい。電気長θ４は０°より大きく９０°より小さい。
【0030】
図６に示すように、オープンスタブ１６を設けることで、インピーダンスＺａは、インピーダンスのスミスチャート上を、全体の円弧の形状を保った状態において、比較例１の図５に比べて、リアクタンス成分が正の方向にシフトしかつ反時計回りの方向に回転する。オープンスタブ１７を設けることで、インピーダンスＺｂは、インピーダンスのスミスチャート上を、全体の円弧の形状を保った状態において、比較例１に比べて、リアクタンス成分が負の方向にシフトしかつ時計回りの方向に回転する。アウトフェージング角θａが０°の点５０ａおよびアウトフェージング角θａが９０°のときの点５１ａにおけるインピーダンスＺａのリアクタンス成分は正となる。アウトフェージング角θａが０°の点５０ｂおよびアウトフェージング角θａが９０°のときの点５１ｂにおけるインピーダンスＺｂのリアクタンス成分は負となる。
【0031】
アウトフェージング増幅器では、出力電力Ｐｏがバックオフ電力Ｐｂｏのときに、効率等の特性を向上させる。このため、オープンスタブ１６の電気長θ３を、１８０°－θｂｏに設定し、オープンスタブ１７の電気長θ４を＋θｂｏに設定する。これにより、アウトフェージング角θａが角θｂｏのときのインピーダンスＺａおよびＺｂは、実軸上の点５４となる。これにより、出力電力Ｐｏがバックオフ電力Ｐｂｏのときに、効率等の特性を向上できる。アウトフェージング角θａが角θｓａｔのときのインピーダンスＺａおよびＺｂは、実軸上とは限らないが、図５よりは、実軸に近づく。アウトフェージング角θａが角θｂｏと角θｓａｔとの範囲では、図５に比べインピーダンスＺａおよびＺｂが実軸に近づきリアクタンス成分が小さくなる。よって、アンプ１０および１１の負荷インピーダンスは最適値に近くなる。これにより、ドレイン効率等の高周波特性が向上する。
【0032】
図７は、実施例１におけるシレイ合成器の平面図である。図７に示すように、誘電体層５６の上面に導電体パターン５８が設けられている。誘電体層５６の下面には、基準電位が供給される導電体層が設けられている。伝送線路１９ａは整合回路３２とノードＮ１との間の線路である。伝送線路１９ｂは整合回路３３とノードＮ２との間の線路である。伝送線路１９ｃはノードＮ３と出力端子Ｔｏｕｔとの間の線路である。伝送線路１４、１５、１９ａから１９ｃ、オープンスタブ１６および１７は、導電体パターン５８と、下面の導電体層とによりマイクロストリップ線路として形成される。誘電体層５６は、例えばＦＲ－４（Ｆｌａｍｅ Ｒｅｔａｒｄａｎｔ Ｔｙｐｅ ４）等の樹脂またはセラミック等の誘電体基板である。導電体パターン５８および誘電体層５６の下面の導電体層は、例えば銅層または金層等の金属層である。
【0033】
ノードＮ１は、伝送線路１４、１９ａおよびオープンスタブ１６の中心線が交差する点に相当する。ノードＮ２は、伝送線路１５、１９ｂおよびオープンスタブ１７の中心線が交差する点に相当する。ノードＮ３は伝送線路１４、１５および１９ｃの中心線が交差する点に相当する。電気長Ｌ１およびθ１は、ノードＮ１とＮ３に相当する点の間における伝送線路１４の中心線の長さに相当する。電気長Ｌ２およびθ２は、ノードＮ２とＮ３に相当する点の間における伝送線路１５の中心線の長さに相当する。電気長Ｌ３およびθ３は、ノードＮ１とオープンスタブ１６の先端との間におけるオープンスタブ１６の中心線の長さに相当する。電気長Ｌ４およびθ４は、ノードＮ２とオープンスタブ１７の先端との間におけるオープンスタブ１７の中心線の長さに相当する。なお、中心線は、線路が延伸する方向に直交する方向における線路の中点を線路の延伸方向に結んだ線である。
【0034】
電気長Ｌ１およびθ１からＬ４およびθ４は、物理的な長さから誘電体層５６の比誘電率ε０を用い算出できる。例えば、基本波の波長λは、光速をｃとすると、λ＝ｃ／ｆ０／√ε０である。なお、マイクロストリップ伝送線路の波長λを公知の方法により算出してもよい。これにより、物理的な長さから電気長が算出できる。
【0035】
［比較例２の説明］
図８は、比較例２に係るアウトフェージング増幅器の回路図である。図８に示すように、比較例２のアウトフェージング増幅器１１０では、整合回路３２とノードＮ１との間に高調波回路３８が接続され、整合回路３３とノードＮ２との間に高調波回路３９が設けられている。高調波回路３８および高調波回路３９は、周波数ｆ０の基本波の高調波（例えば第２高調波または第３高調波）を処理する回路である。高調波回路３８および３９としては、例えば信号線路にシャント接続され、高調波の周波数で共振する直列共振器である。これにより、高調波回路３８および３９は、信号線路を伝送される高調波を反射し、高調波が出力端子から出力され効率等のアウトフェージング増幅器１１０の特性が劣化することを抑制できる。しかしながら、高調波回路３８および３９を設けると、アウトフェージング増幅器１１０が大型化してしまう。また、高調波回路３８および３９を設けると、挿入損失により損失が低下してしまう。
図８は、比較例２に係るアウトフェージング増幅器の回路図である。図８に示すように、比較例２のアウトフェージング増幅器１１０では、整合回路３２とノードＮ１との間に高調波回路３８が接続され、整合回路３３とノードＮ２との間に高調波回路３９が設けられている。高調波回路３８および高調波回路３９は、周波数ｆ０の基本波の高調波（例えば第２高調波または第３高調波）を処理する回路である。高調波回路３８および３９としては、例えば信号線路にシャント接続され、高調波の周波数で共振する直列共振器である。これにより、高調波回路３８および３９は、信号線路を伝送される高調波を反射し、高調波が出力端子から出力され効率等のアウトフェージング増幅器１１０の特性が劣化することを抑制できる。しかしながら、高調波回路３８および３９を設けると、アウトフェージング増幅器１１０が大型化してしまう。また、高調波回路３８および３９を設けると、挿入損失により損失が低下してしまう。
【0036】
［実施例１のアウトフェージング増幅器の設計方法］
図９は、実施例１におけるアウトフェージング増幅器の設計方法を示すフローチャートである。図１０は、基本波におけるインピーダンスＺａおよびＺｂを示すスミスチャートである。図１１は、基本波におけるインピーダンスＺｃおよびＺｄを示すスミスチャートである。図１０および図１１において、直線は実軸に相当する。
図９は、実施例１におけるアウトフェージング増幅器の設計方法を示すフローチャートである。図１０は、基本波におけるインピーダンスＺａおよびＺｂを示すスミスチャートである。図１１は、基本波におけるインピーダンスＺｃおよびＺｄを示すスミスチャートである。図１０および図１１において、直線は実軸に相当する。
【0037】
図２のように、インピーダンスＺａは整合回路３２から合成器１８を見たインピーダンスである。インピーダンスＺｂは整合回路３３から合成器１８を見たインピーダンスである。インピーダンスＺｃは、アンプ１０から整合回路３２を見たインピーダンスである。インピーダンスＺｄは、アンプ１１から整合回路３３を見たインピーダンスである。なお、図１０および図１１のインピーダンスＺａからＺｄは、設計方法を説明するための仮想のインピーダンスである。
【0038】
図１０および図１１のインピーダンスＺａからＺｄは、例えばアウトフェージング角θａが角θｂｏのときのインピーダンスＺａからＺｄを示している。信号ＳｏａとＳｏｂとの位相差（アウトフェージング角θａ）を考慮してスミスチャートを示すと、図６において示したように、インピーダンスＺａからＺｄの位置がスミスチャート上を回転し複雑になる。このため、図１０および図１１では、アウトフェージング角θａによる回転を考慮せずにスミスチャートを示している。
【0039】
図９に示すように、ステップＳ１０では、基本波として、アウトフェージング増幅器１００の動作周波数帯域の中心周波数ｆ０（例えば３．５ＧＨｚ）において、整合回路３２および３３を設計する。アンプ１０および１１をロードプル測定することで、基本波においてアンプ１０および１１の効率等の特性が最も高くなる負荷インピーダンスを測定する。図１１におけるＺｂｏ＊は、基本波において、アンプ１０および１１の効率等の特性が最も高くなるインピーダンス（ロードプル測定器からアンプ１０および１１を見たインピーダンス）である。整合回路３２および３３は、図１０のインピーダンスＺａおよびＺｂを図１１のＺｂｏ＊の複素共役であるＺｂｏに変換するように、設計される。
【0040】
次に、図９のステップＳ１２では、基本波において、合成器１８としてシレイ合成器を設計する。合成器１８では、伝送線路１４および１５の電気長θ１およびθ２は、各々９０°である。オープンスタブ１６の電気長θ３は１８０°－θｂｏである。オープンスタブ１７の電気長θ４はθｂｏである。アウトフェージング増幅器１００の動作周波数帯域の中心周波数ｆ０（例えば３．５ＧＨｚ）において、アウトフェージング増幅器１００の特性（例えば効率および出力電力）が所望の特性になるように、整合回路３２および３３を設計する。このように、周波数ｆ０において、アウトフェージング増幅器１００が所望の特性となるように、整合回路３２、３３および合成器１８としてシレイ合成器が設計される。ステップＳ１０とＳ１２の順番は逆でもよい。
【0041】
図１０に示すように、合成器１８は、出力端子Ｔｏｕｔの負荷抵抗をインピーダンス変換する。これにより、基本波におけるアウトフェージング角θａがθｂｏのときのインピーダンスＺａおよびＺｂは実軸上に位置する。
【0042】
整合回路３２および３３は、高調波を考慮して設計されていない。これは、整合回路３２および３３は、キャパシタ、インダクタおよび伝送線路を複数有する。このため、基本波と高調波を考慮して、整合回路３２および３３を設計するのは非常に複雑であるためである。高調波の影響、およびアンプ１０と１１とを合成器１８を介し結合した影響により、インピーダンスＺｃおよびＺｄは、目標とするインピーダンスＺｂｏからずれてしまう。
【0043】
次に、図９のステップＳ１４では、オープンスタブ１６の電気長Ｌ３およびオープンスタブ１７の電気長Ｌ４を調整することで、インピーダンスＺｃおよびＺｄを目標となるインピーダンスＺｂｏに調整する。オープンスタブ１６および１７の電気長Ｌ３およびＬ４は、レーザトリミング等のトリミング手法を用い微調整する。
【0044】
調整の一例としては、インピーダンスＺｃが目標のインピーダンスＺｂｏになるように、電気長Ｌ４を調整し、インピーダンスＺｄが目標のインピーダンスＺｂｏになるように、電気長Ｌ３を調整する。また、他の例として、インピーダンスＺｃが目標のインピーダンスＺｂｏになるように、電気長Ｌ３を調整し、インピーダンスＺｄが目標のインピーダンスＺｂｏになるように、電気長Ｌ４を調整する。
【0045】
電気長Ｌ３およびＬ４の調整は、高調波（例えば第２高調波）がノードＮ１において反射され、高調波がノードＮ２において反射されるように、行ってもよい。
【0046】
電気長Ｌ３およびＬ４を調整すると、基本波における合成器１８の特性も変わってしまう。しかし、高調波の波長は、基本波の波長に比べ短い。このため、電気長Ｌ３およびＬ４を少し変えると、オープンスタブ１６および１７の高調波の特性が大きく変わるものの、オープンスタブ１６および１７の基本波の特性は大きくは変わらない。よって、基本波における合成器１８の特性の変化は非常に小さい。
【0047】
［実施例１および比較例２の比較］
一例として、比較例２のように高調波回路を設けた場合と、実施例１のように、オープンスタブ１６および１７の電気長Ｌ３およびＬ４を調整した場合におけるアウトフェージング増幅器の測定結果について説明する。比較例２と実施例１とにおける共通の条件は以下である。ｆ０＝３．５ＧＨｚ、Ｐｓａｔ＝４８ｄＢｍ、θｓａｔ＝７０°およびθｂｏ＝２０°である。図１１のように、インピーダンスをスミスチャートの極座標で表す。極座標は、中心が０および外周が１とした動径Ａと角度φにより表される。
一例として、比較例２のように高調波回路を設けた場合と、実施例１のように、オープンスタブ１６および１７の電気長Ｌ３およびＬ４を調整した場合におけるアウトフェージング増幅器の測定結果について説明する。比較例２と実施例１とにおける共通の条件は以下である。ｆ０＝３．５ＧＨｚ、Ｐｓａｔ＝４８ｄＢｍ、θｓａｔ＝７０°およびθｂｏ＝２０°である。図１１のように、インピーダンスをスミスチャートの極座標で表す。極座標は、中心が０および外周が１とした動径Ａと角度φにより表される。
【0048】
比較例２および実施例１ともに、アウトフェージング角θａが角θｂｏのとき基本波におけるインピーダンスＺｃおよびＺｄはＡ＝０．９およびφ＝１６０°である。次に、オープンスタブ１６の電気長θ３およびオープンスタブ１７の電気長θ４を以下とした。比較例２では、電気長θ３を１６０°、電気長θ４を２０°とした。実施例１では、電気長θ３を１５８°、電気長θ４を１８°とした。このように、実施例１では比較例２に比べ、電気長θ３およびθ４を２°短くした。比較例２において、第２高調波におけるアンプ１０から整合回路３２を見たインピーダンスは、Ａ≒１．０およびφ＝１６０°である。実施例１において、第２高調波におけるアンプ１０から整合回路３２を見たインピーダンスは、Ａ≒１．０およびφ＝１６３°である。このように、実施例２では比較例１に比べ、第２高調波におけるインピーダンスのφが少し大きくなった。
【0049】
このときのアウトフェージング増幅器での、バックオフ電力Ｐｂｏにおけるドレイン効率は、実施例１では比較例２に比べ２％向上した。これは、オープンスタブ１６およびオープンスタブ１７により、ノードＮ１およびＮ２において第２高調波が反射されやすくなったことと、高調波回路３８および３９を設けないことで、挿入損失が低下したためと考えられる。
【0050】
実施例１では、伝送線路１４は第１インピーダンス変換器であり、伝送線路１５は第２インピーダンス変換器である。オープンスタブ１６の電気長θ３を（１８０°－θｂｏ）と異ならせる。オープンスタブ１７の電気長θ４を＋θｂｏと異ならせる。これにより、比較例２のような高調波回路３８および３９を設けなくてもアウトフェージング増幅器１００の効率等の特性を向上できる。よって、アウトフェージング増幅器１００の小型化が可能となる。
【0051】
例えば、伝送線路１４の電気長Ｌ１および伝送線路１５の電気長Ｌ２を調整するためには、図７の導電体パターン５８のパターンを変えることになり、合成器１８全体を交換することになる。このように、オープンスタブ１６および１７以外を用いてアウトフェージング増幅器１００の特性を調整することは難しい。実施例１では、オープンスタブ１６および１７を用いるため、電気長θ３およびθ４の調整が容易である。
【0052】
オープンスタブ１６の電気長θ３およびθ４がいずれも（１８０°－θｂｏ）および＋θｂｏのいずれとも異なるとは、製造誤差を考慮しても異なることを意味する。電気長θ３およびθ４を例えば０．５°程度の精度で設定できる場合、電気長θ３およびθ４は、（１８０°－θｂｏ）±０．５°内の範囲および＋θｂｏ±０．５°内の範囲のいずれの範囲にも含まれない。
【0053】
比較例２のような合成器１８では、電気長θ３およびθ４は製造誤差程度に（１８０°－θｂｏ）およびθｂｏである。電気長θ３およびθ４の製造誤差は、０．５°より小さい。よって、電気長θ３と（１８０°－θｂｏ）との差は、０．５°以上であってもよく、０．７°以上であってもよく、１．０°以上であってもよく、２．０°以上であってもよい。電気長θ４と＋θｂｏとの差は、０．５°以上であってもよく、０．７°以上であってもよく、１．０°以上であってもよく、２．０°以上であってもよい。これにより、アウトフェージング増幅器１００の特性を向上できる。
【0054】
電気長θ３と（１８０°－θｂｏ）との差、および電気長θ４と＋θｂｏとの差が大きすぎると、基本波の合成器１８の機能が低下する。この観点から、電気長θ３と（１８０°－θｂｏ）との差は、１０°以下であってもよく、５°以下であってもよく、３°以下であってもよい。θ４と＋θｂｏとの差は、１０°以下であってもよく、５°以下であってもよく、３°以下であってもよい。
【0055】
電気長θ３を（１８０°－θｂｏ）と異ならせ、電気長θ４を＋θｂｏと異ならせると、図６において、インピーダンスＺａとＺｂが実軸上となるアウトフェージング角θａがθｂｏからずれてしまう。インピーダンスＺａとＺｂとは、同じアウトフェージング角θａにおいて実軸上となることが好ましい。θ３－（１８０°－θｂｏ）の正負を示す符号とθ４－θｂｏの正負を示す符号とが異なると、図６において、インピーダンスＺａとＺｂの回転方向が同じとなってしまう。よって、θ３－（１８０°－θｂｏ）の符号とθ４－θｂｏの符号とは同じであってもよい。これにより、アウトフェージング増幅器１００の特性を向上できる。
【0056】
θ３－（１８０°－θｂｏ）の符号と、θ４－θｂｏの符号と、がともに正の場合、図６において、アウトフェージング角θａがθｂｏより小さい角度において、インピーダンスＺａおよびＺｂが実軸上となる。アウトフェージング増幅器１００で用いられるアウトフェージング角θａは、θｂｏ以上θｓａｔ以下であり、θｂｏより小さいアウトフェージング角θａは用いられない。よって、実際に用いられるアウトフェージング角θａにおいて、インピーダンスＺａおよびＺｂが実軸上となるためには、θ３－（１８０°－θｂｏ）の符号と、θ４－θｂｏの符号と、はともに負であってもよい。
【0057】
また、θ３－（１８０°－θｂｏ）とθ４－θｂｏとの差の絶対値が大きいと、ＺａとＺｂとで実軸上となるアウトフェージング角θａが異なってしまう。この観点からθ３－（１８０°－θｂｏ）とθ４－θｂｏとの差の絶対値は、１°以下であってもよく、０．５°以下であってもよく、ほぼ０°であってもよい。これにより、アウトフェージング増幅器１００の特性を向上できる。
【0058】
伝送線路１４および１５は、スミスチャートにおける実軸上のインピーダンスを実軸上のインピーダンスに変換するインピーダンス変換器である。よって、伝送線路１４（第１伝送線路）の電気長Ｌ１および伝送線路１５（第２伝送線路）の電気長Ｌ２は、基本波の波長の１／４である。すなわち、電気長θ１およびθ２は９０°である。これにより、合成器１８はシレイ合成器として機能できる。なお、電気長Ｌ１およびＬ２が波長の１／４とは、厳密に１／４でなくともよく、インピーダンス変換器として機能すればよい。例えば電気長θ１およびθ２は、８０°以上かつ１００°以下であってもよく、８５°以上かつ９５°以下であってもよく、８９°以上かつ９１°以下であってもよい。
【0059】
図７のように、伝送線路１４、伝送線路１５、オープンスタブ１６およびオープンスタブ１７は、誘電体層５６と、誘電体層５６上に設けられた導電体パターン５８により形成される。これにより、オープンスタブ１６およびオープンスタブ１７の電気長θ３およびθ４を容易に調整することができる。
【0060】
整合回路３２（第１整合回路）は、アンプ１０とノードＮ１との間に接続され、整合回路３３（第２整合回路）は、アンプ１１とノードＮ２との間に接続されている。これにより、インピーダンスＺａおよびＺｂを、アンプ１０および１１が最適動作するインピーダンスＺｃおよびＺｄに整合させることができる。
【0061】
出力電力Ｐｏが最小に設定された電力Ｐｂｏのとき、アウトフェージング増幅器１００のドレイン効率等の効率は、θ３＝１８０°－θｂｏかつθ４＝＋θｂｏと仮定した比較例２のアウトフェージング増幅器１１０のドレイン効率等の効率より高い。アウトフェージング増幅器１００の効率は、比較例２のアウトフェージング増幅器１１０の効率より０．１％以上高く、０．５％以上高く、１％以上高い。
【0062】
[実施例１のアウトフェージング増幅器の製造方法]
図９のステップＳ１４は、アウトフェージング増幅器を設計するときにオープンスタブ１６および１７の電気長を調整していたが、製造工程においてステップＳ１４を行ってもよい。
図９のステップＳ１４は、アウトフェージング増幅器を設計するときにオープンスタブ１６および１７の電気長を調整していたが、製造工程においてステップＳ１４を行ってもよい。
【0063】
図１２は、実施例１におけるアウトフェージング増幅器の製造方法を示す図である。図１２に示すように、まず、電気長θ３が１８０°－θｂｏであるオープンスタブ１６と電気長θ４が＋θｂｏであるオープンスタブ１７を有するアウトフェージング増幅器を準備する（ステップＳ２０）。その後、アンプ１０からノードＮ１を見たインピーダンスＺｃまたはＺａとアンプ１１からノードＮ２を見たインピーダンスＺｄまたはＺｂとが所望の値となるように、電気長θ３およびθ４を調整する（ステップＳ２２）。これにより、小型化可能であり、特性の向上したアウトフェージング増幅器を製造できる。
【0064】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本開示の範囲は、上記した意味ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【0065】
１０、１１ アンプ
１４、１５、１９ａ、１９ｂ、１９ｃ 伝送線路
１６、１７ オープンスタブ
１８ 合成器
２０ 信号処理器
３０，３１、３２、３３ 整合回路
３４、３５、３６、３７ バイアス回路
３８、３９ 高調波回路
５０、５０ａ、５０ｂ、５１、５１ａ、５１ｂ、５４ 点
５２、５３ 矢印
５６ 誘電体層
５８ 導電体パターン
１００、１１０ アウトフェージング増幅器
１４、１５、１９ａ、１９ｂ、１９ｃ 伝送線路
１６、１７ オープンスタブ
１８ 合成器
２０ 信号処理器
３０，３１、３２、３３ 整合回路
３４、３５、３６、３７ バイアス回路
３８、３９ 高調波回路
５０、５０ａ、５０ｂ、５１、５１ａ、５１ｂ、５４ 点
５２、５３ 矢印
５６ 誘電体層
５８ 導電体パターン
１００、１１０ アウトフェージング増幅器
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【手続補正書】
【提出日】2024-02-29
【手続補正1】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項1】
第１信号を増幅する第１アンプと、
第２信号を増幅する第２アンプと、
前記第１アンプが増幅した前記第１信号が入力する第１ノードと、
前記第２アンプが増幅した前記第２信号が入力する第２ノードと、
前記第１信号と前記第２信号が合成され、合成された信号を出力信号として出力する第３ノードと、
第１端が前記第１ノードに接続され、第２端が前記第３ノードに接続された第１インピーダンス変換器と、
第１端が前記第２ノードに接続され、第２端が前記第３ノードに接続された第２インピーダンス変換器と、
第１端が前記第１ノードに接続され、第２端が開放され、動作周波数帯域の中心周波数における位相に換算した電気長をθ３とし、前記出力信号の電力を動作として用いられる最小の値としたときのアウトフェージング角をθｂｏとしたとき、θ３が１８０°－θｂｏと＋θｂｏのいずれとも異なる第１オープンスタブと、
第１端が前記第２ノードに接続され、第２端が開放され、前記中心周波数における位相に換算した電気長をθ４としたとき、θ４が１８０°－θｂｏと＋θｂｏのいずれとも異なる第２オープンスタブと、
を備える合成器と、
を備えるアウトフェージング増幅器。
第２信号を増幅する第２アンプと、
前記第１アンプが増幅した前記第１信号が入力する第１ノードと、
前記第２アンプが増幅した前記第２信号が入力する第２ノードと、
前記第１信号と前記第２信号が合成され、合成された信号を出力信号として出力する第３ノードと、
第１端が前記第１ノードに接続され、第２端が前記第３ノードに接続された第１インピーダンス変換器と、
第１端が前記第２ノードに接続され、第２端が前記第３ノードに接続された第２インピーダンス変換器と、
第１端が前記第１ノードに接続され、第２端が開放され、動作周波数帯域の中心周波数における位相に換算した電気長をθ３とし、前記出力信号の電力を動作として用いられる最小の値としたときのアウトフェージング角をθｂｏとしたとき、θ３が１８０°－θｂｏと＋θｂｏのいずれとも異なる第１オープンスタブと、
第１端が前記第２ノードに接続され、第２端が開放され、前記中心周波数における位相に換算した電気長をθ４としたとき、θ４が１８０°－θｂｏと＋θｂｏのいずれとも異なる第２オープンスタブと、
を備える合成器と、
を備えるアウトフェージング増幅器。
【請求項2】
θ３と１８０°－θｂｏとの差の絶対値は、０．５°以上かつ１０°以下であり、
θ４と＋θｂｏとの差の絶対値は、０．５°以上かつ１０°以下である請求項１に記載のアウトフェージング増幅器。
θ４と＋θｂｏとの差の絶対値は、０．５°以上かつ１０°以下である請求項１に記載のアウトフェージング増幅器。
【請求項3】
θ３－（１８０°－θｂｏ）の符号とθ４－θｂｏの符号とは同じである請求項２に記載のアウトフェージング増幅器。
【請求項4】
θ３－（１８０°－θｂｏ）とθ２－θｂｏとの差の絶対値は１°以下である請求項３に記載のアウトフェージング増幅器。
【請求項5】
前記第１インピーダンス変換器は、電気長が前記中心周波数の波長の１／４の第１伝送線路であり、
前記第２インピーダンス変換器は、電気長が前記中心周波数の波長の１／４の第２伝送線路である請求項１から請求項４のいずれか一項に記載のアウトフェージング増幅器。
前記第２インピーダンス変換器は、電気長が前記中心周波数の波長の１／４の第２伝送線路である請求項１から請求項４のいずれか一項に記載のアウトフェージング増幅器。
【請求項6】
前記第１伝送線路、前記第２伝送線路、前記第１オープンスタブおよび前記第２オープンスタブは、誘電体層と、誘電体層上に設けられた導電体パターンにより形成される請求項５に記載のアウトフェージング増幅器。
【請求項7】
前記第１アンプと前記第１ノードとの間に接続された第１整合回路と、
前記第２アンプと前記第２ノードとの間に接続された第２整合回路と、
を備える請求項１又は２に記載のアウトフェージング増幅器。
前記第２アンプと前記第２ノードとの間に接続された第２整合回路と、
を備える請求項１又は２に記載のアウトフェージング増幅器。
【請求項8】
前記出力信号の電力が動作として用いられる最小の値に設定されたとき、前記アウトフェージング増幅器の効率は、θ３＝１８０°－θｂｏかつθ４＝＋θｂｏと仮定したときの効率より高い請求項１又は２に記載のアウトフェージング増幅器。
【請求項9】
第１信号を増幅する第１アンプと、第２信号を増幅する第２アンプと、前記第１アンプが増幅した前記第１信号が入力する第１ノードと、前記第２アンプが増幅した前記第２信号が入力する第２ノードと、前記第１信号と前記第２信号とが合成され、合成された信号を出力信号として出力する第３ノードと、第１端が前記第１ノードに接続され、第２端が前記第３ノードに接続された第１インピーダンス変換器と、第１端が前記第２ノードに接続され、第２端が前記第３ノードに接続された第２インピーダンス変換器と、第１端が前記第１ノードに接続され、第２端が開放され、前記出力信号の電力を動作として用いられる最小の値としたときのアウトフェージング角をθｂｏとしたとき、動作周波数帯域の中心周波数における位相に換算した電気長が１８０°－θｂｏである第１オープンスタブと、第１端が前記第２ノードに接続され、第２端が開放され、前記中心周波数における位相に換算した電気長が＋θｂｏである第２オープンスタブと、を備えるアウトフェージング増幅器を準備する工程と、
前記第１アンプから前記第１ノードを見た第１インピーダンスと前記第２アンプから前記第２ノードを見た第２インピーダンスとが所望の値となるように、前記第１オープンスタブの長さおよび前記第２オープンスタブの長さを調整する工程と、
を備えるアウトフェージング増幅器の製造方法。
前記第１アンプから前記第１ノードを見た第１インピーダンスと前記第２アンプから前記第２ノードを見た第２インピーダンスとが所望の値となるように、前記第１オープンスタブの長さおよび前記第２オープンスタブの長さを調整する工程と、
を備えるアウトフェージング増幅器の製造方法。
【請求項10】
前記調整する工程は、前記第１オープンスタブの電気長と１８０°－θｂｏとの差が０．５°以上かつ１０°以下となり、前記第２オープンスタブの電気長と＋θｂｏとの差が０．５°以上かつ１０°以下となるように、前記第１オープンスタブの長さおよび前記第２オープンスタブの長さを調整する工程を含む請求項９に記載のアウトフェージング増幅器の製造方法。
【手続補正2】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0007】
本開示の一実施形態は、第１信号を増幅する第１アンプと、第２信号を増幅する第２アンプと、前記第１アンプが増幅した前記第１信号が入力する第１ノードと、前記第２アンプが増幅した前記第２信号が入力する第２ノードと、前記第１信号と前記第２信号とが合成され、合成された信号を出力信号として出力する第３ノードと、第１端が前記第１ノードに接続され、第２端が前記第３ノードに接続された第１インピーダンス変換器と、第１端が前記第２ノードに接続され、第２端が前記第３ノードに接続された第２インピーダンス変換器と、第１端が前記第１ノードに接続され、第２端が開放され、前記出力信号の電力を動作として用いられる最小の値としたときのアウトフェージング角をθｂｏとしたとき、動作周波数帯域の中心周波数における位相に換算した電気長が１８０°－θｂｏである第１オープンスタブと、第１端が前記第２ノードに接続され、第２端が開放され、前記中心周波数における位相に換算した電気長が＋θｂｏである第２オープンスタブと、を備えるアウトフェージング増幅器を準備する工程と、前記第１アンプから前記第１ノードを見た第１インピーダンスと前記第２アンプから前記第２ノードを見た第２インピーダンスとが所望の値となるように、前記第１オープンスタブの長さおよび前記第２オープンスタブの長さを調整する工程と、を備えるアウトフェージング増幅器の製造方法である。
【手続補正3】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0010】
［本開示の実施形態の説明］
最初に本開示の実施形態の内容を列記して説明する。
（１）本開示の一実施形態は、第１信号を増幅する第１アンプと、第２信号を増幅する第２アンプと、前記第１アンプが増幅した前記第１信号が入力する第１ノードと、前記第２アンプが増幅した前記第２信号が入力する第２ノードと、前記第１信号と前記第２信号が合成され、合成された信号を出力信号として出力する第３ノードと、第１端が前記第１ノードに接続され、第２端が前記第３ノードに接続された第１インピーダンス変換器と、第１端が前記第２ノードに接続され、第２端が前記第３ノードに接続された第２インピーダンス変換器と、第１端が前記第１ノードに接続され、第２端が開放され、動作周波数帯域の中心周波数における位相に換算した電気長をθ３とし、前記出力信号の電力を動作として用いられる最小の値としたときのアウトフェージング角をθｂｏとしたとき、θ３が１８０°－θｂｏと＋θｂｏのいずれとも異なる第１オープンスタブと、第１端が前記第２ノードに接続され、第２端が開放され、前記中心周波数における位相に換算した電気長をθ４としたとき、θ４が１８０°－θｂｏと＋θｂｏのいずれとも異なる第２オープンスタブと、を備える合成器と、を備えるアウトフェージング増幅器である。これにより、小型化が可能なアウトフェージング増幅器を提供することができる。
（２）上記（１）において、θ３と１８０°－θｂｏとの差の絶対値は、０．５°以上かつ１０°以下であり、θ４と＋θｂｏとの差の絶対値は、０．５°以上かつ１０°以下であってもよい。これにより、アウトフェージング増幅器の特性を向上できる。
（３）上記（２）において、θ３－（１８０°－θｂｏ）の符号とθ４－θｂｏの符号とは同じであってもよい。これにより、アウトフェージング増幅器の特性を向上できる。
（４）上記（３）において、θ３－（１８０°－θｂｏ）とθ２－θｂｏとの差の絶対値は１°以下であってもよい。これにより、アウトフェージング増幅器の特性を向上できる。
（５）上記（１）から（４）のいずれかにおいて、前記第１インピーダンス変換器は、電気長が前記中心周波数の波長の１／４の第１伝送線路であり、前記第２インピーダンス変換器は、電気長が前記中心周波数の波長の１／４の第２伝送線路であってもよい。これにより、第１伝送線路および第２伝送線路をインピーダンス変換器として機能させることができる。
（６）上記（５）において、前記第１伝送線路、前記第２伝送線路、前記第１オープンスタブおよび前記第２オープンスタブは、誘電体層と、誘電体層上に設けられた導電体パターンにより形成されてもよい。これにより、第１オープンスタブおよび第２オープンスタブの電気長を容易に調整できる。
（７）上記（１）から（６）のいずれかにおいて、前記第１アンプと前記第１ノードとの間に接続された第１整合回路と、前記第２アンプと前記第２ノードとの間に接続された第２整合回路と、を備えてもよい。これにより、第１ノードおよび第２ノードを見たインピーダンスを第１アンプおよび第２アンプが最適動作するインピーダンスに整合させることができる。
（８）上記（１）から（７）のいずれかにおいて、前記出力信号の電力が動作として用いられる最小の値に設定されたとき、前記アウトフェージング増幅器の効率は、θ３＝１８０°－θｂｏかつθ４＝＋θｂｏと仮定したときの効率より高くてもよい。これにより、アウトフェージング増幅器の特性を向上できる。
（９）本開示の一実施形態は、第１信号を増幅する第１アンプと、第２信号を増幅する第２アンプと、前記第１アンプが増幅した前記第１信号が入力する第１ノードと、前記第２アンプが増幅した前記第２信号が入力する第２ノードと、前記第１信号と前記第２信号とが合成され、合成された信号を出力信号として出力する第３ノードと、第１端が前記第１ノードに接続され、第２端が前記第３ノードに接続された第１インピーダンス変換器と、第１端が前記第２ノードに接続され、第２端が前記第３ノードに接続された第２インピーダンス変換器と、第１端が前記第１ノードに接続され、第２端が開放され、前記出力信号の電力を動作として用いられる最小の値としたときのアウトフェージング角をθｂｏとしたとき、動作周波数帯域の中心周波数における位相に換算した電気長が１８０°－θｂｏである第１オープンスタブと、第１端が前記第２ノードに接続され、第２端が開放され、前記中心周波数における位相に換算した電気長が＋θｂｏである第２オープンスタブと、を備えるアウトフェージング増幅器を準備する工程と、前記第１アンプから前記第１ノードを見た第１インピーダンスと前記第２アンプから前記第２ノードを見た第２インピーダンスとが所望の値となるように、前記第１オープンスタブの長さおよび前記第２オープンスタブの長さを調整する工程と、を備えるアウトフェージング増幅器の製造方法である。これにより、小型化可能なアウトフェージング増幅器を製造できる。
（１０）上記（９）において、前記調整する工程は、前記第１オープンスタブの電気長と１８０°－θｂｏとの差が０．５°以上かつ１０°以下となり、前記第２オープンスタブの電気長と＋θｂｏとの差が０．５°以上かつ１０°以下となるように、前記第１オープンスタブの長さおよび前記第２オープンスタブの長さを調整する工程を含んでもよい。これにより、アウトフェージング増幅器の特性を向上できる。
最初に本開示の実施形態の内容を列記して説明する。
（１）本開示の一実施形態は、第１信号を増幅する第１アンプと、第２信号を増幅する第２アンプと、前記第１アンプが増幅した前記第１信号が入力する第１ノードと、前記第２アンプが増幅した前記第２信号が入力する第２ノードと、前記第１信号と前記第２信号が合成され、合成された信号を出力信号として出力する第３ノードと、第１端が前記第１ノードに接続され、第２端が前記第３ノードに接続された第１インピーダンス変換器と、第１端が前記第２ノードに接続され、第２端が前記第３ノードに接続された第２インピーダンス変換器と、第１端が前記第１ノードに接続され、第２端が開放され、動作周波数帯域の中心周波数における位相に換算した電気長をθ３とし、前記出力信号の電力を動作として用いられる最小の値としたときのアウトフェージング角をθｂｏとしたとき、θ３が１８０°－θｂｏと＋θｂｏのいずれとも異なる第１オープンスタブと、第１端が前記第２ノードに接続され、第２端が開放され、前記中心周波数における位相に換算した電気長をθ４としたとき、θ４が１８０°－θｂｏと＋θｂｏのいずれとも異なる第２オープンスタブと、を備える合成器と、を備えるアウトフェージング増幅器である。これにより、小型化が可能なアウトフェージング増幅器を提供することができる。
（２）上記（１）において、θ３と１８０°－θｂｏとの差の絶対値は、０．５°以上かつ１０°以下であり、θ４と＋θｂｏとの差の絶対値は、０．５°以上かつ１０°以下であってもよい。これにより、アウトフェージング増幅器の特性を向上できる。
（３）上記（２）において、θ３－（１８０°－θｂｏ）の符号とθ４－θｂｏの符号とは同じであってもよい。これにより、アウトフェージング増幅器の特性を向上できる。
（４）上記（３）において、θ３－（１８０°－θｂｏ）とθ２－θｂｏとの差の絶対値は１°以下であってもよい。これにより、アウトフェージング増幅器の特性を向上できる。
（５）上記（１）から（４）のいずれかにおいて、前記第１インピーダンス変換器は、電気長が前記中心周波数の波長の１／４の第１伝送線路であり、前記第２インピーダンス変換器は、電気長が前記中心周波数の波長の１／４の第２伝送線路であってもよい。これにより、第１伝送線路および第２伝送線路をインピーダンス変換器として機能させることができる。
（６）上記（５）において、前記第１伝送線路、前記第２伝送線路、前記第１オープンスタブおよび前記第２オープンスタブは、誘電体層と、誘電体層上に設けられた導電体パターンにより形成されてもよい。これにより、第１オープンスタブおよび第２オープンスタブの電気長を容易に調整できる。
（７）上記（１）から（６）のいずれかにおいて、前記第１アンプと前記第１ノードとの間に接続された第１整合回路と、前記第２アンプと前記第２ノードとの間に接続された第２整合回路と、を備えてもよい。これにより、第１ノードおよび第２ノードを見たインピーダンスを第１アンプおよび第２アンプが最適動作するインピーダンスに整合させることができる。
（８）上記（１）から（７）のいずれかにおいて、前記出力信号の電力が動作として用いられる最小の値に設定されたとき、前記アウトフェージング増幅器の効率は、θ３＝１８０°－θｂｏかつθ４＝＋θｂｏと仮定したときの効率より高くてもよい。これにより、アウトフェージング増幅器の特性を向上できる。
（９）本開示の一実施形態は、第１信号を増幅する第１アンプと、第２信号を増幅する第２アンプと、前記第１アンプが増幅した前記第１信号が入力する第１ノードと、前記第２アンプが増幅した前記第２信号が入力する第２ノードと、前記第１信号と前記第２信号とが合成され、合成された信号を出力信号として出力する第３ノードと、第１端が前記第１ノードに接続され、第２端が前記第３ノードに接続された第１インピーダンス変換器と、第１端が前記第２ノードに接続され、第２端が前記第３ノードに接続された第２インピーダンス変換器と、第１端が前記第１ノードに接続され、第２端が開放され、前記出力信号の電力を動作として用いられる最小の値としたときのアウトフェージング角をθｂｏとしたとき、動作周波数帯域の中心周波数における位相に換算した電気長が１８０°－θｂｏである第１オープンスタブと、第１端が前記第２ノードに接続され、第２端が開放され、前記中心周波数における位相に換算した電気長が＋θｂｏである第２オープンスタブと、を備えるアウトフェージング増幅器を準備する工程と、前記第１アンプから前記第１ノードを見た第１インピーダンスと前記第２アンプから前記第２ノードを見た第２インピーダンスとが所望の値となるように、前記第１オープンスタブの長さおよび前記第２オープンスタブの長さを調整する工程と、を備えるアウトフェージング増幅器の製造方法である。これにより、小型化可能なアウトフェージング増幅器を製造できる。
（１０）上記（９）において、前記調整する工程は、前記第１オープンスタブの電気長と１８０°－θｂｏとの差が０．５°以上かつ１０°以下となり、前記第２オープンスタブの電気長と＋θｂｏとの差が０．５°以上かつ１０°以下となるように、前記第１オープンスタブの長さおよび前記第２オープンスタブの長さを調整する工程を含んでもよい。これにより、アウトフェージング増幅器の特性を向上できる。
【手続補正4】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0022】
［アウトフェージング動作の説明］
図３および図４は、実施例１における出力電力のベクトルの模式図である。図３は、アウトフェージング増幅器１００の出力電力Ｐｏを最大とするときに相当し、図４は、アウトフェージング増幅器１００の出力電力Ｐｏを最小とするときに相当する。動作において用いられるときの最大の値の出力電力Ｐｏを飽和電力と称し電力Ｐｓａｔで表す。動作において用いられるときの最小の値の出力電力Ｐｏをバックオフ電力と称し電力Ｐｂｏで表す。
図３および図４は、実施例１における出力電力のベクトルの模式図である。図３は、アウトフェージング増幅器１００の出力電力Ｐｏを最大とするときに相当し、図４は、アウトフェージング増幅器１００の出力電力Ｐｏを最小とするときに相当する。動作において用いられるときの最大の値の出力電力Ｐｏを飽和電力と称し電力Ｐｓａｔで表す。動作において用いられるときの最小の値の出力電力Ｐｏをバックオフ電力と称し電力Ｐｂｏで表す。
【手続補正5】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0025】
アウトフェージング角θａの制御は信号処理器２０が行う。例えば、出力電力Ｐｏを大きくするとき、信号処理器２０は、信号ＳｉａとＳｉｂのアウトフェージング角θａを大きくする。出力電力Ｐｏを小さくするとき、信号処理器２０は、信号ＳｉａとＳｉｂのアウトフェージング角θａを小さくする。信号ＳｉａおよびＳｉｂのアウトフェージング角θａと、信号ＳｉａおよびＳｉｂを増幅した信号ＳｏａおよびＳｏｂのアウトフェージング角θａと、はほぼ同じである。よって、信号処理器２０が信号ＳｉａとＳｉｂのアウトフェージング角θａを変化させることで、アウトフェージング角θａを変化させることができる。このように、信号処理器２０は、入力する入力信号Ｓｉに基づき、信号ＳｉａとＳｉｂとのアウトフェージング角θａを変化させ、アンプ１０および１１にアウトフェージング角θａを変化させた信号ＳｉａとＳｉｂとを出力する。
【手続補正6】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0035】
［比較例２の説明］
図８は、比較例２に係るアウトフェージング増幅器の回路図である。図８に示すように、比較例２のアウトフェージング増幅器１１０では、整合回路３２とノードＮ１との間に高調波回路３８が接続され、整合回路３３とノードＮ２との間に高調波回路３９が設けられている。高調波回路３８および高調波回路３９は、周波数ｆ０の基本波の高調波（例えば第２高調波または第３高調波）を処理する回路である。高調波回路３８および３９としては、例えば信号線路にシャント接続され、高調波の周波数で共振する直列共振器である。これにより、高調波回路３８および３９は、信号線路を伝送される高調波を反射し、高調波が出力端子から出力され効率等のアウトフェージング増幅器１１０の特性が劣化することを抑制できる。しかしながら、高調波回路３８および３９を設けると、アウトフェージング増幅器１１０が大型化してしまう。また、高調波回路３８および３９を設けると、挿入損失により損失が増加してしまう。
図８は、比較例２に係るアウトフェージング増幅器の回路図である。図８に示すように、比較例２のアウトフェージング増幅器１１０では、整合回路３２とノードＮ１との間に高調波回路３８が接続され、整合回路３３とノードＮ２との間に高調波回路３９が設けられている。高調波回路３８および高調波回路３９は、周波数ｆ０の基本波の高調波（例えば第２高調波または第３高調波）を処理する回路である。高調波回路３８および３９としては、例えば信号線路にシャント接続され、高調波の周波数で共振する直列共振器である。これにより、高調波回路３８および３９は、信号線路を伝送される高調波を反射し、高調波が出力端子から出力され効率等のアウトフェージング増幅器１１０の特性が劣化することを抑制できる。しかしながら、高調波回路３８および３９を設けると、アウトフェージング増幅器１１０が大型化してしまう。また、高調波回路３８および３９を設けると、挿入損失により損失が増加してしまう。
【手続補正7】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0048】
比較例２および実施例１ともに、アウトフェージング角θａが角θｂｏのとき基本波におけるインピーダンスＺｃおよびＺｄはＡ＝０．９およびφ＝１６０°である。次に、オープンスタブ１６の電気長θ３およびオープンスタブ１７の電気長θ４を以下とした。比較例２では、電気長θ３を１６０°、電気長θ４を２０°とした。実施例１では、電気長θ３を１５８°、電気長θ４を１８°とした。このように、実施例１では比較例２に比べ、電気長θ３およびθ４を２°短くした。比較例２において、第２高調波におけるアンプ１０から整合回路３２を見たインピーダンスは、Ａ≒１．０およびφ＝１６０°である。実施例１において、第２高調波におけるアンプ１０から整合回路３２を見たインピーダンスは、Ａ≒１．０およびφ＝１６３°である。このように、実施例１では比較例２に比べ、第２高調波におけるインピーダンスのφが少し大きくなった。