JP7532987B2

JP7532987B2 - Amplification equipment

Info

Publication number: JP7532987B2
Application number: JP2020129513A
Authority: JP
Inventors: 佳孝新井田
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 2020-07-30
Filing date: 2020-07-30
Publication date: 2024-08-14
Anticipated expiration: 2040-07-30
Also published as: JP2022026173A

Description

本開示は、増幅装置に関する。 The present disclosure relates to an amplification device.

高周波信号を合成する合成器及び高周波信号を分配する分配器が知られている（例えば、特許文献１，２，３，４参照）。 Combiners that combine high-frequency signals and distributors that distribute high-frequency signals are known (see, for example, Patent Documents 1, 2, 3, and 4).

特開平９－２２３９４２号公報Japanese Patent Application Publication No. 9-223942 特開２０００－２４４２７３号公報JP 2000-244273 A 特開２００２－１７１１３６号公報JP 2002-171136 A 特開２００５－３３３３９２号公報JP 2005-333392 A

しかしながら、従来の電力合成器は、広い周波数にわたって整合を取るため、所望の周波数の入力信号を合成して出力するだけでなく、所望の周波数の２倍の高調波成分の信号（２次高調波信号）も合成して出力してしまう。 However, because conventional power combiners achieve matching over a wide range of frequencies, they not only combine and output input signals of the desired frequency, but also combine and output signals with harmonic components that are twice the desired frequency (second harmonic signals).

本開示は、２次高調波信号の出力を抑制可能な増幅装置を提供する。 The present disclosure provides an amplifier device capable of suppressing the output of a second harmonic signal.

本開示の一観点によれば、
第１増幅器と、
第２増幅器と、
前記第１増幅器の出力側に接続される第１入力端と、
前記第２増幅器の出力側に接続される第２入力端と、
出力端と、
一端が前記第１入力端に接続される第１配線と、
一端が前記第１配線の他端に接続され、他端が前記第２入力端に接続される第２配線と、
前記第１配線に電磁的に結合する第３配線と、
前記第２配線に電磁的に結合する第４配線と、
一端が前記第３配線の一端に接続され、他端が前記出力端に接続される第５配線と、
一端が前記第４配線の一端に接続され、前記第５配線に電磁的に結合する第６配線と、を備え、
前記第１増幅器及び前記第２増幅器から前記第１入力端及び前記第２入力端に入力される差動の出力信号には、前記第１増幅器及び前記第２増幅器の増幅歪みに由来する同相の二次高調波信号を含む、増幅装置が提供される。

According to one aspect of the present disclosure,
A first amplifier;
A second amplifier;
a first input terminal connected to an output side of the first amplifier ;
a second input terminal connected to the output side of the second amplifier ;
An output terminal;
A first wiring, one end of which is connected to the first input terminal;
a second wiring having one end connected to the other end of the first wiring and the other end connected to the second input terminal;
a third wiring that is electromagnetically coupled to the first wiring;
a fourth wiring that is electromagnetically coupled to the second wiring;
a fifth wiring having one end connected to one end of the third wiring and the other end connected to the output terminal;
a sixth wiring, one end of which is connected to one end of the fourth wiring and which is electromagnetically coupled to the fifth wiring ;
An amplifier device is provided, in which differential output signals input from the first amplifier and the second amplifier to the first input terminal and the second input terminal include an in-phase second harmonic signal resulting from amplification distortion of the first amplifier and the second amplifier .

本開示の一観点によれば、２次高調波信号の出力を抑制できる。 According to one aspect of the present disclosure, the output of second harmonic signals can be suppressed.

広帯域電力合成の問題点を説明するための図である。FIG. 1 is a diagram for explaining a problem with wideband power combining; 広帯域電力合成の問題点を説明するための図である。FIG. 1 is a diagram for explaining a problem with wideband power combining; 一実施形態における電力合成回路の構成例を示す図である。FIG. 2 is a diagram illustrating an example of a configuration of a power combining circuit according to an embodiment. 一実施形態における電力合成回路の第１配線構造例を示す図である。FIG. 4 is a diagram illustrating a first example of a wiring structure of a power combining circuit according to an embodiment. 一実施形態における電力合成回路の第２配線構造例を示す図である。FIG. 13 is a diagram illustrating a second example of a wiring structure of the power combining circuit according to the embodiment. 一実施形態における電力合成回路の第１動作例を示す図である。FIG. 11 is a diagram illustrating a first operation example of a power combining circuit according to an embodiment. 一実施形態における電力合成回路の第２動作例を示す図である。FIG. 11 is a diagram illustrating a second operation example of the power combining circuit in one embodiment. 一実施形態における増幅装置の構成例及び動作例を示す図である。1 is a diagram illustrating a configuration example and an operation example of an amplifier device according to an embodiment; 一実施形態における増幅装置の構成例及び動作例を示す図である。1 is a diagram illustrating a configuration example and an operation example of an amplifier device according to an embodiment; 一実施形態における通信装置の構成例を示す図である。FIG. 1 illustrates an example of a configuration of a communication device according to an embodiment. 一実施形態における電力合成回路のシミュレーション時の構成の斜視図である。FIG. 2 is a perspective view of a configuration during simulation of a power combining circuit according to an embodiment. 一実施形態における電力合成回路のシミュレーション時の構成の第１配線層の上面図である。FIG. 13 is a top view of a first wiring layer of a configuration during simulation of a power combining circuit according to an embodiment. 一実施形態における電力合成回路のシミュレーション時の構成の第２配線層の上面図である。FIG. 13 is a top view of a second wiring layer of a configuration during simulation of a power combining circuit according to an embodiment. 一実施形態における電力合成回路のシミュレーション時の構成の断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view of a configuration during simulation of a power combining circuit according to an embodiment. 一実施形態における電力合成回路のシミュレーション結果の一例を示す図である。FIG. 13 is a diagram illustrating an example of a simulation result of a power combining circuit according to an embodiment. 一実施形態における電力合成回路のシミュレーション結果の一例を示す図である。FIG. 13 is a diagram illustrating an example of a simulation result of a power combining circuit according to an embodiment.

以下、本開示の実施形態について図面を参照して説明する。 Embodiments of the present disclosure will be described below with reference to the drawings.

図１は、広帯域電力合成の問題点を説明するための図である。通信用や電波妨害用などの電力増幅装置２００には広帯域性が求められ、電力増幅装置２００の最終段に設けられる電力合成器には、広帯域電力合成器１００が使用される。広帯域ＰＡ（電力増幅器）１１１，１１２の出力信号は、広帯域電力合成器１００によって合成されることによって、電力増幅装置２００の広帯域性が実現する。 Figure 1 is a diagram for explaining the problems with wideband power combining. A wideband characteristic is required for a power amplifier 200 for communication or radio jamming, and a wideband power combiner 100 is used as the power combiner provided in the final stage of the power amplifier 200. The output signals of the wideband PAs (power amplifiers) 111 and 112 are combined by the wideband power combiner 100, thereby realizing the wideband characteristic of the power amplifier 200.

しかしながら、広帯域ＰＡ（電力増幅器）１１１，１１２の出力信号には、広帯域ＰＡ１１１，１１２の増幅歪みに由来する２次高調波信号（広帯域ＰＡ１１１，１１２に入力される所望の信号の基本周波数の２倍の高調波成分の信号）が含まれる。従来の広帯域電力合成器１００は、広い周波数にわたって整合を取るため、広帯域ＰＡ１１１，１１２から出力される所望の信号を合成して出力するだけでなく、広帯域ＰＡ１１１，１１２から出力される信号に含まれる２次高調波信号を合成して出力してしまう。その結果、電波法で規定されるスペクトラルマスクを満たさない場合がある。 However, the output signals of the wideband PAs (power amplifiers) 111 and 112 contain second harmonic signals (signals with harmonic components twice the fundamental frequency of the desired signals input to the wideband PAs 111 and 112) resulting from amplification distortion of the wideband PAs 111 and 112. In order to achieve matching across a wide range of frequencies, the conventional wideband power combiner 100 not only combines and outputs the desired signals output from the wideband PAs 111 and 112, but also combines and outputs second harmonic signals contained in the signals output from the wideband PAs 111 and 112. As a result, there are cases where the spectral mask stipulated by the Radio Law is not satisfied.

これを解決するために、図２に示されるように、広帯域電力合成器１００の出力部に高調波除去フィルタ１１３を挿入することが考えられる。しかしながら、一般的に広帯域除去フィルタは損失が大きいため、電力増幅装置２００の損失が増加する原因となりうる。本開示の一実施形態における電力合成回路は、二次高調波信号の出力を抑制可能な構成を有する。 To solve this problem, it is possible to insert a harmonic rejection filter 113 at the output of the wideband power combiner 100, as shown in FIG. 2. However, a wideband rejection filter generally has a large loss, and may cause an increase in loss in the power amplifier device 200. The power combiner circuit in one embodiment of the present disclosure has a configuration capable of suppressing the output of the second harmonic signal.

図３は、本開示の一実施形態における電力合成回路の構成例を示す図である。図３に示す電力合成回路１０１は、互いに電磁界結合する（電磁的に結合する）２本の配線をそれぞれ有する３つの結合線路と、差動信号が入力される入力端２２，２３と、シングルエンド信号を出力する出力端２１とを備える。３つの結合線路は、配線１，３を有する第１結合線路と、配線２，４を有する第２結合線路と、配線５，６を有する第３結合線路とを含む。 Figure 3 is a diagram showing an example configuration of a power combining circuit in one embodiment of the present disclosure. The power combining circuit 101 shown in Figure 3 includes three coupled lines, each having two wires that are electromagnetically coupled to each other, input terminals 22 and 23 to which a differential signal is input, and an output terminal 21 that outputs a single-ended signal. The three coupled lines include a first coupled line having wires 1 and 3, a second coupled line having wires 2 and 4, and a third coupled line having wires 5 and 6.

入力端２２は、第１入力端の一例であり、入力端２３は、第２入力端の一例である。一対の入力端２２，２３は、差動信号が入力される端部である。差動信号のうちの一方の信号（正相信号）は、入力端２２に入力され、差動信号のうちの他方の信号（逆相信号）は、入力端２３に入力される。逆相信号は、正相信号に対して位相が反転した信号である。配線１～６は、例えば、マイクロストリップ線路等の伝送線路におけるストリップ導体である。 The input end 22 is an example of a first input end, and the input end 23 is an example of a second input end. The pair of input ends 22, 23 are ends to which differential signals are input. One signal (positive phase signal) of the differential signals is input to the input end 22, and the other signal (negative phase signal) of the differential signals is input to the input end 23. The negative phase signal is a signal whose phase is inverted relative to the positive phase signal. The wirings 1 to 6 are, for example, strip conductors in a transmission line such as a microstrip line.

配線１は、第１配線の一例である。配線１は、一端が入力端２２に接続され、他端が配線２の一端に接続される線路である。 Wiring 1 is an example of a first wiring. Wiring 1 is a line having one end connected to input terminal 22 and the other end connected to one end of wiring 2.

配線２は、第２配線の一例である。配線２は、一端が配線１の他端に接続され、他端が入力端２３に接続される線路である。 Wiring 2 is an example of a second wiring. Wiring 2 is a line whose one end is connected to the other end of wiring 1 and whose other end is connected to input terminal 23.

配線３は、第３配線の一例であり、配線１に電磁的に結合する線路である。配線３は、例えば、一端が配線５の一端に接続され、他端がグランドに接続される。 Wire 3 is an example of a third wire, and is a line that is electromagnetically coupled to wire 1. For example, one end of wire 3 is connected to one end of wire 5, and the other end is connected to ground.

配線４は、第４配線の一例であり、配線２に電磁的に結合する線路である。配線４は、例えば、一端が配線６の一端に接続され、他端がグランドに接続される。 Wire 4 is an example of a fourth wire, and is a line that is electromagnetically coupled to wire 2. For example, one end of wire 4 is connected to one end of wire 6, and the other end is connected to ground.

配線５は、第５配線の一例である。配線５は、一端が配線３の一端に接続され、他端が出力端２１に接続される線路である。 Wiring 5 is an example of a fifth wiring. Wiring 5 is a line having one end connected to one end of wiring 3 and the other end connected to output terminal 21.

配線６は、第６配線の一例であり、配線５に電磁的に結合する線路である。配線６は、例えば、一端が配線４の一端に接続され、他端がグランドに接続される。 Wire 6 is an example of a sixth wire, and is a line that is electromagnetically coupled to wire 5. For example, one end of wire 6 is connected to one end of wire 4, and the other end is connected to ground.

それぞれの結合線路の配線は、絶縁基板上の一表面に並走するように配置された対向配線対でも、絶縁基板上の多層配線技術を用いて形成された対向配線対でも、絶縁基板の上面及び下面に形成された対向配線対でもよい。絶縁基板は、絶縁層の一例である。 The wiring of each coupled line may be a pair of opposing wirings arranged in parallel on one surface of an insulating substrate, a pair of opposing wirings formed using multilayer wiring technology on an insulating substrate, or a pair of opposing wirings formed on the upper and lower surfaces of an insulating substrate. An insulating substrate is an example of an insulating layer.

図４は、一実施形態における電力合成回路の第１配線構造例を示す図である。電力合成回路１０１は、複数の絶縁層が積層する構造を有し、この例では、２つの絶縁層３１，３２が積層する。絶縁層３１，３２は、例えば、誘電体を主成分とする誘電体基板である。電力合成回路１０１は、絶縁層３１，３２と、絶縁層３１の一方の表面（第１主面３３）の側に設けられた第１配線層４１と、絶縁層３１の他方の表面（第２主面３４）の側に設けられた第２配線層４２とを有する。第２主面３４は、第１主面３３とは反対側の表面である。第２配線層４２は、絶縁層３１と絶縁層３２との間に挟まれている。第１配線層４１に形成される一方の配線と、第２配線層４２に形成される他方の配線とは、絶縁層３１を介して対向することで電磁的に結合する。配線層４１，４２は、例えば、導電性の金属層である。 FIG. 4 is a diagram showing an example of a first wiring structure of a power combining circuit in one embodiment. The power combining circuit 101 has a structure in which a plurality of insulating layers are stacked, and in this example, two insulating layers 31 and 32 are stacked. The insulating layers 31 and 32 are, for example, dielectric substrates whose main component is a dielectric. The power combining circuit 101 has the insulating layers 31 and 32, a first wiring layer 41 provided on one surface (first main surface 33) of the insulating layer 31, and a second wiring layer 42 provided on the other surface (second main surface 34) of the insulating layer 31. The second main surface 34 is the surface opposite to the first main surface 33. The second wiring layer 42 is sandwiched between the insulating layer 31 and the insulating layer 32. One wiring formed in the first wiring layer 41 and the other wiring formed in the second wiring layer 42 are electromagnetically coupled by being opposed to each other via the insulating layer 31. The wiring layers 41 and 42 are, for example, conductive metal layers.

図５は、一実施形態における電力合成回路の第２配線構造例を示す図である。電力合成回路１０１は、一つの絶縁層３１と、絶縁層３１の一方の表面（第１主面３３）に形成された第１配線層４１と、絶縁層３１の他方の表面（第２主面３４）に形成された第２配線層４２とを有する。図４と同様に、第１配線層４１に形成される一方の配線と、第２配線層４２に形成される他方の配線とは、絶縁層３１を介して対向することで電磁的に結合する。 Figure 5 is a diagram showing an example of a second wiring structure of a power combining circuit in one embodiment. The power combining circuit 101 has one insulating layer 31, a first wiring layer 41 formed on one surface (first main surface 33) of the insulating layer 31, and a second wiring layer 42 formed on the other surface (second main surface 34) of the insulating layer 31. As in Figure 4, one of the wires formed in the first wiring layer 41 and the other wire formed in the second wiring layer 42 are electromagnetically coupled by being opposed to each other via the insulating layer 31.

図４，５において、例えば、図３に示す配線１，２，５は、第１配線層４１に形成され、図３に示す配線３，４，６は、第２配線層４２に形成される。 In Figures 4 and 5, for example, wires 1, 2, and 5 shown in Figure 3 are formed in the first wiring layer 41, and wires 3, 4, and 6 shown in Figure 3 are formed in the second wiring layer 42.

図６は、一実施形態における電力合成回路の第１動作例を示す図であり、具体的には、一対の入力端２２，２２に差動信号が入力された時の動作を示す。配線間が電磁界結合した結合線路構造では、Transverse Electric Magnetic Mode (ＴＥＭモード)で信号が伝搬するので、２本の配線に流れる電流が逆方向になる。 Figure 6 shows a first operation example of a power combining circuit in one embodiment, specifically showing the operation when a differential signal is input to a pair of input terminals 22, 22. In a coupled line structure in which the wires are electromagnetically coupled, signals propagate in transverse electric magnetic mode (TEM mode), so the currents flowing in the two wires are in opposite directions.

電力合成回路１０１で電力合成がされる時、入力電流"＋Ｉ"と"－Ｉ"の差動信号が一対の入力端２２，２３に入力されると、合成されたシングルエンドの出力電流"－Ｉ"が出力端２１から出力される。つまり、差動入力－シングルエンド出力の合成器が得られる。入力電流"＋Ｉ"が配線１に流れると、配線１と配線３との電磁的な結合によって、配線１に流れる入力電流"＋Ｉ"とは逆向きの電流"－Ｉ"が配線３に流れる。配線５は配線３に直列に接続されているので、配線５には、配線３と同じ向きの電流"－Ｉ"が流れる。同様に、入力電流"－Ｉ"が配線２に流れると、配線２と配線４との電磁的な結合によって、配線２に流れる入力電流"－Ｉ"とは逆向きの電流"＋Ｉ"が配線４に流れる。配線６は配線４に直列に接続されているので、配線６には、配線４と同じ向きの電流"＋Ｉ"が流れる。配線５と配線６には互いに逆向きの電流が流れ、配線５と配線６は電磁的に結合するので、電流"－Ｉ"が出力端２１から出力される。 When power is combined in the power combining circuit 101, when a differential signal of input currents "+I" and "-I" is input to a pair of input terminals 22 and 23, a combined single-ended output current "-I" is output from the output terminal 21. In other words, a differential input-single-ended output combiner is obtained. When the input current "+I" flows through wire 1, a current "-I" flows through wire 3 in the opposite direction to the input current "+I" flowing through wire 1 due to electromagnetic coupling between wire 1 and wire 3. Since wire 5 is connected in series to wire 3, a current "-I" flows through wire 5 in the same direction as wire 3. Similarly, when the input current "-I" flows through wire 2, a current "+I" flows through wire 4 in the opposite direction to the input current "-I" flowing through wire 2 due to electromagnetic coupling between wire 2 and wire 4. Since wire 6 is connected in series to wire 4, a current "+I" flows through wire 6 in the same direction as wire 4. Currents flow in opposite directions through wires 5 and 6, and wires 5 and 6 are electromagnetically coupled, so a current "-I" is output from output terminal 21.

このように、電力合成回路１０１での電力合成は、配線間の電磁的結合に基づいているため、広い周波数範囲にわたって成り立つ。したがって、電力合成回路１０１は広帯域電力合成器として機能する。 In this way, power combining in the power combining circuit 101 is based on electromagnetic coupling between the wiring, and therefore applies over a wide frequency range. Therefore, the power combining circuit 101 functions as a broadband power combiner.

一方、図７は、一実施形態における電力合成回路の第２動作例を示す図であり、具体的には、一対の入力端２２，２３に同相信号が入力された時の動作を示す。例えば、入力電流"＋Ｉ"と"＋Ｉ"の同相信号が一対の入力端２２，２３に入力されると、配線５と配線６には同じ向きの電流が流れる。したがって、配線５，６の各々に生ずる電力は合成されず、出力端２１から出力される出力電流（出力電力）は、ほとんど零になる。 On the other hand, FIG. 7 is a diagram showing a second operation example of the power combining circuit in one embodiment, specifically showing the operation when an in-phase signal is input to a pair of input terminals 22, 23. For example, when an in-phase signal of input currents "+I" and "+I" is input to a pair of input terminals 22, 23, currents flow in the same direction in wires 5 and 6. Therefore, the power generated in each of wires 5 and 6 is not combined, and the output current (output power) output from output terminal 21 becomes almost zero.

図８及び図９は、一実施形態における増幅装置の構成例及び動作例を示し、具体的には、入力端２２，２３の各々に電力増幅器の出力側が接続された構成を示す。広帯域ＰＡ１１は、出力側が入力端２２に接続される電力増幅器であり、広帯域ＰＡ１２は、出力側が入力端２３に接続される電力増幅器である。広帯域ＰＡ１１，１２に差動信号が入力されたとき、広帯域ＰＡ１１，１２から増幅された差動信号が出力される。 Figures 8 and 9 show an example of the configuration and operation of an amplifier device in one embodiment, specifically, a configuration in which the output side of a power amplifier is connected to each of input terminals 22 and 23. Wideband PA11 is a power amplifier whose output side is connected to input terminal 22, and wideband PA12 is a power amplifier whose output side is connected to input terminal 23. When a differential signal is input to wideband PA11 and 12, an amplified differential signal is output from wideband PA11 and 12.

基本周波数ｆの差動の入力信号が広帯域ＰＡ１１，１２に入力されると、広帯域ＰＡ１１，１２から出力される基本周波数ｆの信号も、差動信号となる（図８参照）。よって、差動信号が一対の入力端２２，２３に入力されるので、上記の説明のように、出力端２１から合成されたシングルエンド信号が出力される。 When a differential input signal of fundamental frequency f is input to the wideband PAs 11 and 12, the signal of fundamental frequency f output from the wideband PAs 11 and 12 also becomes a differential signal (see FIG. 8). Therefore, since the differential signal is input to a pair of input terminals 22 and 23, a synthesized single-ended signal is output from the output terminal 21 as described above.

一方、基本周波数ｆの差動の入力信号が広帯域ＰＡ１１，１２に入力されても、二次高調波は一次高調波の二乗に比例した出力となるので、広帯域ＰＡ１１，１２から出力される二次高調波信号は、同相となる（図９参照）。よって、同相の二次高調波信号が一対の入力端２２，２３に入力されるので、上記の説明のように、二次高調波信号を含む出力電力は、出力端２１からほとんど出力されない。このように、基本波信号に対しては、電力合成器として動作し、二次高調波に対しては、フィルタとして動作する、広帯域電力合成器が実現できる。 On the other hand, even if a differential input signal of fundamental frequency f is input to the wideband PAs 11 and 12, the second harmonic is output proportional to the square of the first harmonic, so the second harmonic signals output from the wideband PAs 11 and 12 are in phase (see FIG. 9). Therefore, since in-phase second harmonic signals are input to a pair of input terminals 22 and 23, as explained above, almost no output power including the second harmonic signal is output from output terminal 21. In this way, a wideband power combiner that operates as a power combiner for fundamental signals and as a filter for second harmonics can be realized.

図１０は、一実施形態における通信装置の構成例を示す図である。図１０に示す通信装置３０１は、アンテナ２０２と、アンテナ２０２に接続される電力増幅装置２０１とを備える。電力増幅装置２０１は、広帯域ＰＡ１１，１２と、電力合成回路１０１とを備える。アンテナ２０２は、電力合成回路１０１の出力端２１に接続される。これにより、通信装置３０１を、二次高調波が減衰した電波をアンテナ２０２から送信する送信機とすることができる。 Figure 10 is a diagram showing an example of the configuration of a communication device in one embodiment. The communication device 301 shown in Figure 10 includes an antenna 202 and a power amplifier device 201 connected to the antenna 202. The power amplifier device 201 includes wideband PAs 11 and 12 and a power combining circuit 101. The antenna 202 is connected to the output end 21 of the power combining circuit 101. This allows the communication device 301 to function as a transmitter that transmits radio waves with attenuated second harmonics from the antenna 202.

図１１は、一実施形態における電力合成回路のシミュレーション時の構成の斜視図である。図１２は、一実施形態における電力合成回路のシミュレーション時の構成の第１配線層の上面図である。図１３は、一実施形態における電力合成回路のシミュレーション時の構成の第２配線層の上面図である。図１４は、一実施形態における電力合成回路のシミュレーション時の構成の点線（図１３参照）における断面図である。 Figure 11 is a perspective view of the configuration of a power combining circuit in one embodiment during simulation. Figure 12 is a top view of a first wiring layer of the configuration of a power combining circuit in one embodiment during simulation. Figure 13 is a top view of a second wiring layer of the configuration of a power combining circuit in one embodiment during simulation. Figure 14 is a cross-sectional view along the dotted line (see Figure 13) of the configuration of a power combining circuit in one embodiment during simulation.

図１１～１４は、図３に示す回路構成を有する電力合成回路１０１の構造図を示し、配線１～６は平面視で略Ｔ字状に配置されている。次に、図１１～１４を参照して、その構造について説明する。 Figures 11 to 14 show the structure of a power combining circuit 101 having the circuit configuration shown in Figure 3, with wiring 1 to 6 arranged in a roughly T-shape in plan view. Next, the structure will be described with reference to Figures 11 to 14.

電力合成回路１０１は、ポートＰ１，Ｐ２，Ｐ３、絶縁層３０、配線１～６及びグランド５０を備える。ポートＰ１，Ｐ２，Ｐ３は、それぞれ、出力端２１、入力端２２、入力端２３に対応する。 The power combining circuit 101 includes ports P1, P2, and P3, an insulating layer 30, wiring 1 to 6, and a ground 50. Ports P1, P2, and P3 correspond to the output terminal 21, the input terminal 22, and the input terminal 23, respectively.

絶縁層３０（図１４参照）は、第１主面３３と第２主面３４とを有する。第１主面３３は、第１面の一例であり、第２主面３４は、第１面とは反対側の第２面の一例である。配線１，２，５は、第１主面３３に設けられ、配線３，４，６は、第２主面３４に設けられる。 The insulating layer 30 (see FIG. 14) has a first main surface 33 and a second main surface 34. The first main surface 33 is an example of a first surface, and the second main surface 34 is an example of a second surface opposite the first surface. Wires 1, 2, and 5 are provided on the first main surface 33, and wires 3, 4, and 6 are provided on the second main surface 34.

配線１は、一端がポートＰ２に接続され、他端が配線２の一端に接続される導体である。配線１は、配線１の一端から配線１の他端への方向Ａに延伸する。方向Ａは、第１方向の一例である。 Wire 1 is a conductor having one end connected to port P2 and the other end connected to one end of wire 2. Wire 1 extends in direction A from one end of wire 1 to the other end of wire 1. Direction A is an example of the first direction.

配線２は、一端が配線１の他端に接続され、他端がポートＰ３に接続される導体である。配線２は、配線２の他端から配線２の一端への方向Ｂに延伸する。方向Ｂは、第２方向の一例である。方向Ｂは、方向Ａとは異なる方向であり、この例では、方向Ａに対して１８０°反対の方向である。 Wire 2 is a conductor having one end connected to the other end of wire 1 and the other end connected to port P3. Wire 2 extends in direction B from the other end of wire 2 to one end of wire 2. Direction B is an example of the second direction. Direction B is a different direction from direction A, and in this example, is a direction 180° opposite to direction A.

配線３は、一端が配線５の一端に接続され、他端がグランド５０に接続される導体である。配線３は、絶縁層３０を介して対向する配線１に沿って方向Ａに延伸する。配線３の一端と配線５の一端は、絶縁層３１を貫通するビア３５を介して接続される。ビア３５は、絶縁層３１の第１主面３３と第２主面３４とを接続する導通孔である。 Wiring 3 is a conductor having one end connected to one end of wiring 5 and the other end connected to ground 50. Wiring 3 extends in direction A along the opposing wiring 1 via insulating layer 30. One end of wiring 3 and one end of wiring 5 are connected via via 35 that penetrates insulating layer 31. Via 35 is a conductive hole that connects first main surface 33 and second main surface 34 of insulating layer 31.

配線４は、一端が配線６の一端に接続され、他端がグランド５０に接続される導体である。配線４は、絶縁層３０を介して対向する配線２に沿って方向Ｂに延伸する。 Wiring 4 is a conductor having one end connected to one end of wiring 6 and the other end connected to ground 50. Wiring 4 extends in direction B along the opposing wiring 2 via insulating layer 30.

配線５は、一端が配線３の一端に接続され、他端がポートＰ１に接続される導体である。配線５は、配線５の一端から配線５の他端への方向Ｃに延伸する。方向Ｃは、第３方向の一例である。方向Ｃは、方向Ａ及び方向Ｂとは異なる方向であり、この例では、方向Ａ及び方向Ｂに対して９０°異なる方向である。 Wiring 5 is a conductor having one end connected to one end of wiring 3 and the other end connected to port P1. Wiring 5 extends in direction C from one end of wiring 5 to the other end of wiring 5. Direction C is an example of a third direction. Direction C is a direction different from directions A and B, and in this example, is a direction different by 90° from directions A and B.

配線６は、一端が配線４の一端に接続され、他端がグランド５０に接続される導体である。配線６は、絶縁層３０を介して対向する配線５に沿って方向Ｃに延伸する。 The wiring 6 is a conductor having one end connected to one end of the wiring 4 and the other end connected to the ground 50. The wiring 6 extends in the direction C along the opposing wiring 5 via the insulating layer 30.

次に、図１１～１４に示す構造を有する電力合成回路１０１のシミュレーション結果の一例を説明する。ポートＰ２，Ｐ３に差動信号を入力し、ポートＰ１からシングルエンド信号が出力される構成を有する電力合成器として動作する場合のシミュレーション結果を示す。 Next, an example of a simulation result of the power combiner circuit 101 having the structure shown in Figures 11 to 14 will be described. The simulation result is shown when the power combiner operates as a power combiner having a configuration in which a differential signal is input to ports P2 and P3 and a single-ended signal is output from port P1.

図１５は、一実施形態における電力合成回路のシミュレーション結果の一例を示す図である。Ｓ１１は、ポートＰ１から見たときの反射利得を表し、Ｓ１１が低いほど、ポートＰ１から入力された信号がポートＰ２，Ｐ３に効率的に分配されていることを表す。Ｓ２１は、ポートＰ１からポートＰ２への挿入損失、Ｓ３１は、ポートＰ１からポートＰ３への挿入損失を表す。ポートＰ１から入力された信号は、ポートＰ２とポートＰ３に分配されるので、理想的には半分になる。よって、Ｓ２１，Ｓ３１は、それぞれ、理想的には、－３［ｄＢ］ずつになる。図１５によれば、０．５ＧＨｚから３．０ＧＨｚまでの広い周波数範囲にわたって、反射利得Ｓ１１は、－１５［ｄＢ］以下で、挿入損失Ｓ２１，Ｓ３１は、－４～－３［ｄＢ］であるので、低損失で分配されていることがわかる。 Figure 15 is a diagram showing an example of a simulation result of a power combining circuit in one embodiment. S11 represents the reflection gain as seen from port P1, and the lower S11 represents the more efficiently the signal input from port P1 is distributed to ports P2 and P3. S21 represents the insertion loss from port P1 to port P2, and S31 represents the insertion loss from port P1 to port P3. The signal input from port P1 is distributed to ports P2 and P3, so ideally it is halved. Therefore, S21 and S31 are each ideally -3 [dB] each. According to Figure 15, over a wide frequency range from 0.5 GHz to 3.0 GHz, the reflection gain S11 is -15 [dB] or less, and the insertion losses S21 and S31 are -4 to -3 [dB], so it can be seen that the signal is distributed with low loss.

また、図１６に示すように、ポートＰ１からポートＰ２への信号とポートＰ１からポートＰ３への信号との位相差は、０．５ＧＨｚから３．０ＧＨｚまでの広い周波数範囲にわたって、約１８０°となっており、バランとして差動動作していることがわかる。 Also, as shown in Figure 16, the phase difference between the signal from port P1 to port P2 and the signal from port P1 to port P3 is approximately 180° over a wide frequency range from 0.5 GHz to 3.0 GHz, which shows that the balun operates differentially.

このように、本実施形態によれば、広い周波数範囲にわたって、広帯域ＰＡからの出力電力を合成する機能と、不要な２次高調波信号を抑制する機能とを併せ持つ広帯域電力合成器を実現できる。 In this way, according to this embodiment, it is possible to realize a wideband power combiner that combines the output power from a wideband PA over a wide frequency range and suppresses unwanted second harmonic signals.

以上、電力合成回路及び増幅装置を実施形態により説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。他の実施形態の一部又は全部との組み合わせや置換などの種々の変形及び改良が、本発明の範囲内で可能である。 The power combining circuit and the amplifier device have been described above using embodiments, but the present invention is not limited to the above embodiments. Various modifications and improvements, such as combinations and substitutions with part or all of other embodiments, are possible within the scope of the present invention.

例えば、電力合成回路は、出力端を入力端、第１入力端を第１出力端、第２入力端を第２出力端とする電力分配回路として使用できる。 For example, the power combining circuit can be used as a power distribution circuit with the output terminal as the input terminal, the first input terminal as the first output terminal, and the second input terminal as the second output terminal.

以上の実施形態に関し、更に以下の付記を開示する。
（付記１）
第１入力端と、
第２入力端と、
出力端と、
一端が前記第１入力端に接続される第１配線と、
一端が前記第１配線の他端に接続され、他端が前記第２入力端に接続される第２配線と、
前記第１配線に電磁的に結合する第３配線と、
前記第２配線に電磁的に結合する第４配線と、
一端が前記第３配線の一端に接続され、他端が前記出力端に接続される第５配線と、
一端が前記第４配線の一端に接続され、前記第５配線に電磁的に結合する第６配線と、を備える、電力合成回路。
（付記２）
絶縁層を備え、
前記第３配線は、前記絶縁層を介して対向する前記第１配線に沿って延伸し、
前記第４配線は、前記絶縁層を介して対向する前記第２配線に沿って延伸し、
前記第６配線は、前記絶縁層を介して対向する前記第５配線に沿って延伸する、付記１に記載の電力合成回路。
（付記３）
第１入力端と、
第２入力端と、
出力端と、
絶縁層と、
一端が前記第１入力端に接続される第１配線と、
一端が前記第１配線の他端に接続され、他端が前記第２入力端に接続される第２配線と、
前記絶縁層を介して対向する前記第１配線に沿って延伸する第３配線と、
前記絶縁層を介して対向する前記第２配線に沿って延伸する第４配線と、
一端が前記第３配線の一端に接続され、他端が前記出力端に接続される第５配線と、
一端が前記第４配線の一端に接続され、前記絶縁層を介して対向する前記第５配線に沿って延伸する第６配線と、を備える、電力合成回路。
（付記４）
前記絶縁層は、第１面と、前記第１面とは反対側の第２面とを有し、
前記第１配線、前記第２配線及び前記第５配線は、前記第１面の側に設けられ、
前記第３配線、前記第４配線及び前記第６配線は、前記第２面の側に設けられる、付記２又は３に記載の電力合成回路。
（付記５）
前記第３配線の一端と前記第５配線の一端は、前記絶縁層を貫通するビアを介して接続される、付記２から４のいずれか一項に記載の電力合成回路。
（付記６）
前記第１配線及び前記第３配線は、第１方向に延伸し、
前記第２配線及び前記第４配線は、前記第１方向とは異なる第２方向に延伸し、
前記第５配線及び前記第６配線は、前記第１方向及び前記第２方向とは異なる第３方向に延伸する、付記１から５のいずれか一項に記載の電力合成回路。
（付記７）
前記第１方向は、前記第１配線の一端から前記第１配線の他端への方向であり、
前記第２方向は、前記第２配線の他端から前記第２配線の一端への方向であり、
前記第３方向は、前記第５配線の一端から前記第５配線の他端への方向である、付記６に記載の電力合成回路。
（付記８）
前記第３配線の他端と前記第４配線の他端と前記第６配線の他端とが接続されるグランドを備える、付記１から７のいずれか一項に記載の電力合成回路。
（付記９）
前記第１入力端と前記第２入力端は、差動信号が入力される、付記１から８のいずれか一項に記載の電力合成回路。
（付記１０）
第１増幅器と、
第２増幅器と、
前記第１増幅器の出力側に接続される第１入力端と、
前記第２増幅器の出力側に接続される第２入力端と、
出力端と、
一端が前記第１入力端に接続される第１配線と、
一端が前記第１配線の他端に接続され、他端が前記第２入力端に接続される第２配線と、
前記第１配線に電磁的に結合する第３配線と、
前記第２配線に電磁的に結合する第４配線と、
一端が前記第３配線の一端に接続され、他端が前記出力端に接続される第５配線と、
一端が前記第４配線の一端に接続され、前記第５配線に電磁的に結合する第６配線と、を備える、増幅装置。
（付記１１）
第１増幅器と、
第２増幅器と、
前記第１増幅器の出力側に接続される第１入力端と、
前記第２増幅器の出力側に接続される第２入力端と、
出力端と、
絶縁層と、
一端が前記第１入力端に接続される第１配線と、
一端が前記第１配線の他端に接続され、他端が前記第２入力端に接続される第２配線と、
前記絶縁層を介して対向する前記第１配線に沿って延伸する第３配線と、
前記絶縁層を介して対向する前記第２配線に沿って延伸する第４配線と、
一端が前記第３配線の一端に接続され、他端が前記出力端に接続される第５配線と、
一端が前記第４配線の一端に接続され、前記絶縁層を介して対向する前記第５配線に沿って延伸する第６配線と、を備える、増幅装置。
（付記１２）
第１増幅器と、
第２増幅器と、
前記第１増幅器の出力側に接続される第１入力端と、
前記第２増幅器の出力側に接続される第２入力端と、
出力端と、
前記出力端に接続されるアンテナと、
一端が前記第１入力端に接続される第１配線と、
一端が前記第１配線の他端に接続され、他端が前記第２入力端に接続される第２配線と、
前記第１配線に電磁的に結合する第３配線と、
前記第２配線に電磁的に結合する第４配線と、
一端が前記第３配線の一端に接続され、他端が前記出力端に接続される第５配線と、
一端が前記第４配線の一端に接続され、前記第５配線に電磁的に結合する第６配線と、を備える、通信装置。
（付記１３）
第１増幅器と、
第２増幅器と、
前記第１増幅器の出力側に接続される第１入力端と、
前記第２増幅器の出力側に接続される第２入力端と、
出力端と、
前記出力端に接続されるアンテナと、
絶縁層と、
一端が前記第１入力端に接続される第１配線と、
一端が前記第１配線の他端に接続され、他端が前記第２入力端に接続される第２配線と、
前記絶縁層を介して対向する前記第１配線に沿って延伸する第３配線と、
前記絶縁層を介して対向する前記第２配線に沿って延伸する第４配線と、
一端が前記第３配線の一端に接続され、他端が前記出力端に接続される第５配線と、
一端が前記第４配線の一端に接続され、前記絶縁層を介して対向する前記第５配線に沿って延伸する第６配線と、を備える、通信装置。 The following supplementary notes are further disclosed regarding the above embodiment.
(Appendix 1)
A first input terminal;
A second input terminal;
An output terminal;
A first wiring, one end of which is connected to the first input terminal;
a second wiring having one end connected to the other end of the first wiring and the other end connected to the second input terminal;
a third wiring that is electromagnetically coupled to the first wiring;
a fourth wiring that is electromagnetically coupled to the second wiring;
a fifth wiring having one end connected to one end of the third wiring and the other end connected to the output terminal;
a sixth wiring, one end of which is connected to one end of the fourth wiring and which is electromagnetically coupled to the fifth wiring.
(Appendix 2)
An insulating layer is provided,
the third wiring extends along the first wiring opposed to the third wiring via the insulating layer;
the fourth wiring extends along the second wiring opposed to the fourth wiring via the insulating layer;
2. The power combining circuit according to claim 1, wherein the sixth wiring extends along the fifth wiring that faces the sixth wiring via the insulating layer.
(Appendix 3)
A first input terminal;
A second input terminal;
An output end;
An insulating layer;
A first wiring, one end of which is connected to the first input terminal;
a second wiring having one end connected to the other end of the first wiring and the other end connected to the second input terminal;
a third wiring extending along the first wiring facing the insulating layer;
a fourth wiring extending along the second wiring opposed to the second wiring via the insulating layer;
a fifth wiring having one end connected to one end of the third wiring and the other end connected to the output terminal;
a sixth wiring having one end connected to one end of the fourth wiring and extending along the fifth wiring opposed thereto via the insulating layer.
(Appendix 4)
the insulating layer has a first surface and a second surface opposite the first surface;
the first wiring, the second wiring, and the fifth wiring are provided on the first surface side,
The power combining circuit according to claim 2 or 3, wherein the third wiring, the fourth wiring, and the sixth wiring are provided on a side of the second surface.
(Appendix 5)
5. The power combining circuit according to claim 2, wherein one end of the third wiring and one end of the fifth wiring are connected through a via that penetrates the insulating layer.
(Appendix 6)
The first wiring and the third wiring extend in a first direction,
the second wiring and the fourth wiring extend in a second direction different from the first direction,
6. The power combining circuit according to claim 1, wherein the fifth wiring and the sixth wiring extend in a third direction different from the first direction and the second direction.
(Appendix 7)
the first direction is a direction from one end of the first wiring to the other end of the first wiring,
the second direction is a direction from the other end of the second wiring to one end of the second wiring,
7. The power combining circuit according to claim 6, wherein the third direction is a direction from one end of the fifth wiring to the other end of the fifth wiring.
(Appendix 8)
8. The power combining circuit according to claim 1, further comprising a ground to which the other end of the third wiring, the other end of the fourth wiring, and the other end of the sixth wiring are connected.
(Appendix 9)
9. The power combining circuit according to claim 1, wherein a differential signal is input to the first input terminal and the second input terminal.
(Appendix 10)
A first amplifier;
A second amplifier;
a first input terminal connected to an output side of the first amplifier;
a second input terminal connected to the output side of the second amplifier;
An output terminal;
A first wiring, one end of which is connected to the first input terminal;
a second wiring having one end connected to the other end of the first wiring and the other end connected to the second input terminal;
a third wiring that is electromagnetically coupled to the first wiring;
a fourth wiring that is electromagnetically coupled to the second wiring;
a fifth wiring having one end connected to one end of the third wiring and the other end connected to the output terminal;
a sixth wiring, one end of which is connected to one end of the fourth wiring and which is electromagnetically coupled to the fifth wiring.
(Appendix 11)
A first amplifier;
A second amplifier;
a first input terminal connected to an output side of the first amplifier;
a second input terminal connected to the output side of the second amplifier;
An output end;
An insulating layer;
A first wiring, one end of which is connected to the first input terminal;
a second wiring having one end connected to the other end of the first wiring and the other end connected to the second input terminal;
a third wiring extending along the first wiring facing the insulating layer;
a fourth wiring extending along the second wiring opposed to the second wiring via the insulating layer;
a fifth wiring having one end connected to one end of the third wiring and the other end connected to the output terminal;
a sixth wiring having one end connected to one end of the fourth wiring and extending along the fifth wiring opposed thereto via the insulating layer.
(Appendix 12)
A first amplifier;
A second amplifier;
a first input terminal connected to an output side of the first amplifier;
a second input terminal connected to the output side of the second amplifier;
An output terminal;
an antenna connected to the output terminal;
A first wiring, one end of which is connected to the first input terminal;
a second wiring having one end connected to the other end of the first wiring and the other end connected to the second input terminal;
a third wiring that is electromagnetically coupled to the first wiring;
a fourth wiring that is electromagnetically coupled to the second wiring;
a fifth wiring having one end connected to one end of the third wiring and the other end connected to the output terminal;
a sixth wiring, one end of which is connected to one end of the fourth wiring and which is electromagnetically coupled to the fifth wiring.
(Appendix 13)
A first amplifier;
A second amplifier;
a first input terminal connected to an output side of the first amplifier;
a second input terminal connected to the output side of the second amplifier;
An output end;
an antenna connected to the output terminal;
An insulating layer;
A first wiring, one end of which is connected to the first input terminal;
a second wiring having one end connected to the other end of the first wiring and the other end connected to the second input terminal;
a third wiring extending along the first wiring facing the insulating layer;
a fourth wiring extending along the second wiring opposed to the second wiring via the insulating layer;
a fifth wiring having one end connected to one end of the third wiring and the other end connected to the output terminal;
a sixth wiring having one end connected to one end of the fourth wiring and extending along the fifth wiring opposed thereto via the insulating layer.

２１出力端
２２，２３入力端
３０，３１，３２絶縁層
３３第１面
３４第２面
３５ビア
４１第１配線層
４２第２配線層
５０グランド
１００広帯域電力合成器
１０１電力合成回路
１１１，１１２広帯域ＰＡ
１１３高調波除去フィルタ
２００，２０１電力増幅装置
２０２アンテナ
３０１通信装置 21 Output end 22, 23 Input end 30, 31, 32 Insulating layer 33 First surface 34 Second surface 35 Via 41 First wiring layer 42 Second wiring layer 50 Ground 100 Wideband power combiner 101 Power combining circuit 111, 112 Wideband PA
113 Harmonic elimination filter 200, 201 Power amplifier 202 Antenna 301 Communication device

Claims

A first amplifier;
A second amplifier;
a first input terminal connected to an output side of the first amplifier;
a second input terminal connected to the output side of the second amplifier;
An output terminal;
A first wiring, one end of which is connected to the first input terminal;
a second wiring having one end connected to the other end of the first wiring and the other end connected to the second input terminal;
a third wiring that is electromagnetically coupled to the first wiring;
a fourth wiring that is electromagnetically coupled to the second wiring;
a fifth wiring having one end connected to one end of the third wiring and the other end connected to the output terminal;
a sixth wiring, one end of which is connected to one end of the fourth wiring and which is electromagnetically coupled to the fifth wiring ;
An amplifier device, wherein differential output signals input from the first amplifier and the second amplifier to the first input terminal and the second input terminal include an in-phase second harmonic signal derived from amplification distortion of the first amplifier and the second amplifier .

A first amplifier;
A second amplifier;
a first input terminal connected to an output side of the first amplifier;
a second input terminal connected to the output side of the second amplifier;
An output terminal;
An insulating layer;
A first wiring, one end of which is connected to the first input terminal;
a second wiring having one end connected to the other end of the first wiring and the other end connected to the second input terminal;
a third wiring extending along the first wiring facing the insulating layer;
a fourth wiring extending along the second wiring opposed to the second wiring via the insulating layer;
a fifth wiring having one end connected to one end of the third wiring and the other end connected to the output terminal;
a sixth wiring having one end connected to one end of the fourth wiring and extending along the fifth wiring opposed thereto via the insulating layer ;
An amplifier device, wherein differential output signals input from the first amplifier and the second amplifier to the first input terminal and the second input terminal include an in-phase second harmonic signal derived from amplification distortion of the first amplifier and the second amplifier .