JP2008136182A - バイアス回路 - Google Patents

Abstract

【課題】マルチバンド対応のバイアス回路を提供する。
【解決手段】交流回路に一端が接続された第１リアクタンス手段２と、この他端に接続された第２リアクタンス手段３と、両者の接続部２１０に接続されたスイッチ７と、この他端に接続された第３リアクタンス手段８と、第２リアクタンス手段３に接続された容量性手段４と、第２リアクタンス手段３と容量性手段４との接続部２２０に接続された、直流電圧を供給可能な直流回路５とを少なくとも備えており、接続部２２０が交流的に接地状態とされたバイアス回路１００である。接続部２１０は、第１の周波数とは異なる第２の周波数において、接続部２１０から容量性手段４の方を見たときのインピーダンスが十分に大とされる位置であり、バイアス点８００からバイアス回路の方を見たときのインピーダンスは、いずれの周波数においても十分に大とされる。
【選択図】図１

Description

この発明は、増幅器等に利用されるバイアス回路に関する。

バイアス回路は、例えば増幅器の場合、能動素子である増幅素子を含む交流回路に接続され、増幅する周波数での信号の伝送に影響を与えずに増幅素子に直流電圧を供給する回路である。

図１６に、無線機などに使用されている増幅器の従来的なバイアス回路の一例を示す。図１６に示すバイアス回路１００ｐは、増幅を行う能動素子の一例である電界効果トランジスタ１８０に直流電圧を供給する回路である。バイアス回路１００ｐは、直流電圧が印加される電界効果トランジスタ１８０のゲート端子１８５に一端が接続された伝送線路１８１、伝送線路１８１の他端に一端が接続されると共に他端が接地されたキャパシタ１８２、伝送線路１８１とキャパシタ１８２との接続部１８６に一端が接続された直流回路であるチョークコイル１８３、および、チョークコイル１８３の他端に接続された、接地電位に対して或る一定の直流電圧を発生する直流電源１８４で構成されている。ここで例えば、伝送線路１８１の線路長は、使用周波数における波長の４分の１とされている。

なお、以下の説明では、電界効果トランジスタをＦＥＴ（Field Effect Transistor）と呼称する。使用周波数における波長をλとする。

波長λの交流信号の周波数において、キャパシタ１８２のインピーダンスが無視できるほど小さくなるように、キャパシタ１８２の容量が設定される。この結果、波長λの交流信号に対して、伝送線路１８１は先端短絡線路となる。前述のとおり、伝送線路１８１は４分の１波長の線路長を持つ伝送線路であるから、図１６に示すバイアス回路１００ｐにおいて、ＦＥＴ１８０のゲート端子１８５側から見たバイアス回路１００ｐのインピーダンスは、波長λの交流信号の周波数において無限大と看做せる。また、直流電源１８４は、チョークコイル１８３、伝送線路１８１を通じてＦＥＴ１８０のゲート端子１８５に直流的に接続されており、これらは直流回路網を形成し、ＦＥＴ１８０のゲート端子１８５に直流電圧を印加する。この結果、ＦＥＴ１８０は、直流電源１８４の直流電圧をバイアス電圧として動作することになる。このようなバイアス回路は例えば特許文献１に示されている。

近年、無線通信によって提供されるサービスの多様化に伴い、無線機には複数の周波数帯域の情報を処理できる２バンド以上のマルチバンド化が要求されている。無線機をマルチバンド化するに当たっては、例えば、増幅器などの無線回路をマルチバンド化する必要がある。そして、増幅器などのマルチバンド化においては、バイアス回路のマルチバンド化が要望事項の一つとなる。

例えば特許文献２に、従来的なバイアス回路を複数用いて増幅器をマルチバンドに対応させる技術が開示されている。

また、増幅器のマルチバンド化の他の技術として、特許文献３に、能動素子のバイアス電圧を変更可能とすることで、増幅器の入出力インピーダンスを大きく変化させて整合条件を変えマルチバンドに対応する技術が示されている。
特開平１１−１５０４３１号公報 特開２００３−１０１４４０号公報 特開２００１−２６７８６４号公報

従来のバイアス回路では、図１６に示したバイアス回路の説明からも理解されるように、特定の周波数に対してのみバイアス回路として動作可能であり、マルチバンドには対応できない。

上記特許文献２に開示される方法によるマルチバンド対応の場合は、特にバンド数の増加に伴って、基本的に図１６に示したバイアス回路が各周波数で必要となることからバイアス回路全体が大型化してしまう問題がある。

また、上記特許文献３に開示される方法によるマルチバンド対応の場合も、同文献に記載されているように、複数のバイアス回路を予め用意しておくことを前提にしており、同様の問題がある。

このように、マルチバンドに対応するために、従来のバイアス回路を使用するバンド数に応じて、複数備えることも考えられるが、回路規模が増大してしまい、現実的ではなくなる。

このような実情に鑑みて、本発明は、マルチバンド対応のバイアス回路を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明のバイアス回路は、次の構成とされる。即ち、交流回路に接続されるバイアス回路であって、この交流回路に、一端が接続された第１リアクタンス手段と、一端が接地された容量性手段と、直流電圧を供給可能な直流回路部と、一つまたは複数の第２リアクタンス手段と、リアクタンスを提供可能なリアクタンス提供手段とを含み、各第２リアクタンス手段は、第１リアクタンス手段の他端と容量性手段の他端との間に、縦列に接続され、容量性手段とこれに接続している第２リアクタンス手段との接続部（接続部Ｒ）に、直流回路部が接続され、接続部Ｒは、交流的に接地状態であり、交流回路を経路とする交流信号の周波数（交流周波数）に応じて、第１リアクタンス手段の他端と容量性手段の他端との間において容量性手段の方を見たときのインピーダンスが十分に大になる位置（オープン位置）に、交流回路と第１リアクタンス手段との接続部（バイアス点）からバイアス回路の方を見たときのインピーダンスが十分に大になるように、リアクタンス提供手段がリアクタンスを提供可能であるバイアス回路である。

本発明によれば、異なる複数の交流周波数のそれぞれについて、バイアス回路が備えるリアクタンス提供手段から提供されるリアクタンスによって、バイアス点からバイアス回路の方を見たときのインピーダンスを十分に大とすることができるから、交流回路で伝送される交流信号に影響を与えることなく、直流電圧を交流回路側に供給できることとなり、マルチバンド対応のバイアス回路が実現する。このように一つのバイアス回路でマルチバンド対応できるから、バンド数に応じた数のバイアス回路を用意する必要がない。

図面を参照しながら、この発明の実施形態を説明する。各図面において対応する部分については、同一の参照符号をつけて重複説明を省略する。

《第１実施形態》
図１は、本発明であるバイアス回路の第１実施形態を示す図である。第１実施形態は、バイアス回路を増幅器の入力端子側に使用した例である。

第１実施形態では、本発明であるバイアス回路の理解を容易にするため、２バンド対応の増幅回路Ｒ１に用いた場合を例示している。

増幅素子としては、トランジスタ（Transistor）、ＦＥＴ、ＭＯＳＦＥＴ（Metal Oxide Semiconductor FET）、ＴＦＴ（Thin Film Transistor）などを例示できる。なお、各図では、増幅素子としてｎチャンネル接合型ＦＥＴ１８０を図示しているが、ｎチャンネル接合型ＦＥＴ１８０に限定する趣旨ではなく、増幅素子の例示に過ぎない。

図１に示す増幅回路Ｒ１の入力側回路３００は、第１入力整合回路３１０、第２入力整合回路３２０およびバイアス回路１００で構成される。また、交流回路１２０は、第１入力整合回路３１０、第２入力整合回路３２０およびＦＥＴ１８０で構成される。図１に示す増幅回路Ｒ１の入力側回路３００の入力端には、交流信号源１が接続される。交流信号源１から供給される交流信号は、ＦＥＴ１８０に伝送される。ここで、第１入力整合回路３１０および第２入力整合回路３２０は、交流信号源１から供給される交流信号の周波数（交流周波数）におけるＦＥＴ１８０用の整合回路である。

バイアス回路１００は、交流回路１２０における第１入力整合回路３１０と第２入力整合回路３２０との接続部８００に一端が接続された第１リアクタンス手段２、第１リアクタンス手段２の他端に一端が接続された第２リアクタンス手段３、第２リアクタンス手段３の他端に一端が接続されると共に他端が接地された容量性手段４、直流回路５および直流電源６からなる直流回路部１０で構成される。ここで、リアクタンス手段は、交流回路に対してリアクタンスを発生する、回路の構成要素であり、例えば、伝送線路などの分布定数素子、キャパシタやインダクタなどの集中定数素子、またはそれらを複数用いて構成される回路などが挙げられる。また、容量性手段は、蓄電機能を有する、回路の構成要素であり、例えば、キャパシタが挙げられる。ここでキャパシタは静電容量の固定されたものに限定されない。後述する第２接続部２２０を交流的に接地状態とすることができればよく、例えば静電容量を可変とするキャパシタであっても、ある静電容量で固定してそれを用いるなどして前記目的を達成できればよいのである。なお、このような場合であっても、後述する第６実施形態のような構成が可能であることに留意しなければならない。

第２リアクタンス手段３と容量性手段４との第２接続部２２０には、グランドに対してある一定の直流電圧を発生する直流電源６を、直流回路５を介して接続する。ここで、直流回路５は、例えば交流信号の周波数においてできるだけ大きなインダクタンスを有する誘導性素子などを用いることができる。または、第２接続部２２０でのインピーダンスが交流信号の周波数において十分小さければ、小さなインダクタンスを有する誘導性素子でもよい。このような誘導性素子として、例えばチョークコイルなどを例示できる。ここで、誘導性素子のインダクタンス値や材質などは、使用部位、周波数、電流容量を考慮して設定される設計事項である。なお、直流回路５は、交流信号源１から供給された交流信号が直流電源６に及ぼす影響を防止する目的で挿入されるものである。従って、この目的を達成できるものであれば誘導性素子に限定されず、例えば低域通過フィルタを用いることも可能である。また、直流回路５は、単一素子で構成されるとしても、あるいは回路として構成されるものでもよい。

第１リアクタンス手段２と第２リアクタンス手段３との第１接続部２１０に、スイッチ７を介して第３リアクタンス手段８が接続される。スイッチ７に限らず本明細書においてスイッチと云えば、接点型のスイッチに限定するものではなく、例えばダイオード、トランジスタ、ＭＯＳ素子などを用いた、回路網に接点を設けないで回路の開閉機能を有するいわゆるスイッチング素子（switching element）とすることもできる。具体例としては、ＭＥＭＳ（Micro-Electro Mechanical Systems）スイッチ、スイッチングダイオードなどが挙げられる。

以下の説明では、バイアス回路１００と、第１入力整合回路３１０と、第２入力整合回路３２０との接続部８００を、バイアス点と呼称する。ここで、バイアス回路１００は、ＦＥＴ１８０のゲート端子１８５に直流的に接続されている必要がある。このため、第２入力整合回路３２０は、ＦＥＴ１８０のゲート端子１８５に対して直流電圧を印加することが可能な回路とする。

なお、第１入力整合回路３１０および第２入力整合回路３２０は、使用周波数の入力交流信号について、交流信号源１とＦＥＴ１８０とのインピーダンス整合を確立することを目的として備えられており、設計条件に応じて、第１入力整合回路３１０のみでも、第２入力整合回路３２０のみでもよい。マルチバンド対応の整合回路の例としては、下記、参考文献１および２に開示されたマルチバンド整合回路などが挙げられる。
（参考文献１）福田敦史、岡崎浩司、楢橋祥一、“第３世代を超えるブロードバンド化が可能な電力増幅器の開発――ＭＥＭＳスイッチを用いた移動端末用マルチバンド高効率電力増幅器――”、NTT DoCoMo テクニカル・ジャーナル、Vol.14, No.3，pp.25-31. Oct.2006.
（参考文献２）Atsushi Fukuda, Hiroshi Okazaki, Tetsuo Hirota and Yasushi Yamao, “Novel 900MHz/1.9GHz Dual-Mode Power Amplifier Employing MEMS Switches for Optimum Matching,” IEEE Microwave and Wireless Components Letters, Vol.14, No.3 March 2004.

第１実施形態として例示されるバイアス回路１００の構成上の特徴を、２バンドに対する設計の観点から説明する。

第ｍの周波数ｆ_ｍでの第１リアクタンス手段２のインピーダンスをＺ_１ｍ、第２リアクタンス手段３のインピーダンスをＺ_２ｍ、第３リアクタンス手段８のインピーダンスをＺ_３ｍ、容量性手段４のインピーダンスをＺ_ｃｍとする。第１実施形態では、ｍ＝１，２である。

ここでは、第１の周波数ｆ_１は、第２の周波数ｆ_２よりも低いとして説明する。つまり、ｆ_１＜ｆ_２とする。

また、バイアス回路１００は、第１の周波数ｆ_１ではスイッチ７がオフ状態（非導通状態）とされ、第２の周波数ｆ_２ではスイッチ７がオン状態（導通状態）とされる。

まず、第１の周波数ｆ_１の場合について説明する。

第１の周波数ｆ_１で、交流信号源１から供給される交流信号の信号経路上のバイアス点８００から見たバイアス回路１００のインピーダンスは十分に大きいとする。つまり、スイッチ７がオフ状態のときにバイアス点８００からバイアス回路１００の方を見たときのインピーダンスである、第１の周波数ｆ_１での総合インピーダンスＺ_１１＋Ｚ_２１＋Ｚ_ｃ１は十分に大きい。

換言すれば、バイアス点８００は、第１の周波数ｆ_１においてオープン（交流的に開放状態）とされる。ここである部位がオープンであるとは、当該部位から容量性手段４の方を見たときに、そのインピーダンスが十分に大きいことを言う。逆にそのインピーダンスが十分に小さい場合は、その部位はショート（交流的に接地状態）であると言うことにする。

バイアス点８００が第１の周波数ｆ_１においてオープンの場合、第１リアクタンス手段２と第２リアクタンス手段３と、これらを介してバイアス点８００に接続されている直流回路５および直流電源６を含むバイアス回路１００は、第１の周波数ｆ_１において交流回路から交流的に切り離して考えることができる。つまり、バイアス回路１００による交流信号伝送への影響を無視できる。

この観点からすれば『インピーダンスが十分に大きい』とは、直流回路５および直流電源６を、交流信号の周波数において交流回路から交流的に切り離して考えることができる程度と評価できる。具体的にどの程度の大きさのインピーダンスであればよいかは、主に設計要求の程度によって決せられる。以下の説明における『インピーダンスが十分に大きい』との表現についても同様である。

直流回路５は、例えば伝送線路によって構成することができる。この場合、アルミナ等の誘電体基板の上に例えばＡｕ等の導電材料で形成された伝送線路によって構成する。そして、直流電源６は、直流回路５を通じて第２リアクタンス手段３に接続されているので、例えば第１リアクタンス手段２および第２リアクタンス手段３を伝送線路で構成する場合、導電材料によって定まる抵抗率を持った伝送線路を介して交流回路１２０に接続される。従って、直流電源６は、直流的に極めて低い抵抗値でバイアス点に直流電圧を供給することができる。

容量性手段４の静電容量は、設計目的周波数が例えばＧＨｚ単位の高い周波数に対して容量性手段４のインピーダンス（容量性リアクタンス）が十分に小さくなるように、できる限り大きく設定する。容量性手段４の設置面積に余裕がある場合には、例えば１００ｐＦ（ピコファラド）などのように、静電容量を十分に大きく設定することが望ましい。ただし、動作周波数によっては、それ以下の静電容量でもよい場合がある。このことによって、第２リアクタンス手段３と容量性手段４との第２接続部２２０がショート（交流的に接地状態）になる。

第１リアクタンス手段２および第２リアクタンス手段３の回路上の構成は、バイアス点８００をオープンとし、第２接続部２２０をショートとするものであればよい。図１に示すバイアス回路の第１リアクタンス手段２および第２リアクタンス手段３をそれぞれ伝送線路で構成する場合、例えば、第１リアクタンス手段２および第２リアクタンス手段３の各伝送線路の電気長の合計を第１の周波数ｆ_１で９０°とすればよい。

なお、以下の説明では、容量性手段４の静電容量は十分に大きい、すなわち、交流信号の周波数における容量性手段４のインピーダンスが十分小さくなるようなものとする。

第１の周波数ｆ_１の場合の、第１リアクタンス手段２および第２リアクタンス手段３の各電気長の和である９０°は、第１の周波数ｆ_１の波長をλ_１とした場合、線路長（物理長）でλ_１／４となる。以下の説明では、線路長を、周波数を表す添え字付きのλを用いて表記する。この線路長は、図１６に示した従来のバイアス回路１００ｐにおける伝送線路１８１の線路長に等しい。

次に、第１の周波数ｆ_１の場合で説明したことを前提として、第２の周波数ｆ_２の場合について説明する。

第２の周波数ｆ_２では、交流信号源１から供給される交流信号の信号経路上のバイアス点８００から見たバイアス回路１００のインピーダンスは十分に大きくはならない。つまり、スイッチ７がオフ状態のときに、第２の周波数ｆ_２（ｆ_１＜ｆ_２）での総合インピーダンスＺ_１２＋Ｚ_２２＋Ｚ_ｃ２は、第２の周波数ｆ_２が第１の周波数ｆ_１の奇数倍である場合を除き、十分に大きくならない。このため、第１リアクタンス手段２と第２リアクタンス手段３と、これらを介してバイアス点８００に接続されている直流回路５および直流電源６を含むバイアス回路１００を、交流回路１２０から交流的に切り離して考えることができず、第２の周波数ｆ_２の交流信号はバイアス回路１００の影響を受けることとなる。

例えば、第１の周波数ｆ_１を１ＧＨｚ、第２の周波数ｆ_２を２ＧＨｚとした場合の、スイッチ７がオフ状態におけるバイアス回路１００の通過特性（Ｓ２１）の周波数特性のシミュレーション結果を図２に示す。ここで、図２は、図１に示したバイアス回路１００の入力端子をポートＰ１とし、出力端子をポートＰ２とし、ポートＰ１およびポートＰ２を５０オーム系に接続した場合について計算した通過特性（Ｓ２１）のシミュレーション結果を示している。図２に示すように、１ＧＨｚの信号は殆ど損失なく通過しているが、２ＧＨｚの信号は３０ｄＢ近い損失が生じている。なお、このシミュレーションでは、スイッチ７を、オン状態の場合の損失はゼロ、オフ状態の場合の分離度は無限大という理想スイッチを仮定して計算した。以下、スイッチについては、理想スイッチを用いた場合について説明をするが、実際の設計に際してはスイッチの振幅や位相に関する周波数特性なども他の構成要素と同様に考慮されるべきである。

第１の周波数ｆ_１の場合に、バイアス回路１００の第１リアクタンス手段２および第２リアクタンス手段３の各電気長の和が９０°となるようにそれぞれを伝送線路で構成した例において、スイッチ７をオフ状態とした場合に、第２接続部２２０をショートとすると、ｆ_１＜ｆ_２を考慮すれば、第２の周波数ｆ_２においてオープンとなる位置は、バイアス点８００と第２接続部２２０との間に存在することになる。このオープンとなる位置に第１接続部２１０が設けられており、このことが本発明のバイアス回路の特徴の１つである。換言すれば、スイッチ７が接続する第１接続部２１０は、第２の周波数ｆ_２において、第１接続部２１０から第２リアクタンス手段３の方を見たときのインピーダンスが十分に大きくなる位置である。このとき、第１接続部２１０と第２接続部２２０との間の伝送線路である第２リアクタンス手段３の線路長を例えばλ_２／４とすればよい。この場合、第１リアクタンス手段２の線路長は（λ_１／４−λ_２／４）となる。

既述のとおり、スイッチ７がオフ状態のときに、第２の周波数ｆ_２（ｆ_１＜ｆ_２）での総合インピーダンスＺ_１２＋Ｚ_２２＋Ｚ_ｃ２は、第２の周波数ｆ_２が第１の周波数ｆ_１の奇数倍である場合を除き、十分に大きくならない。しかし、第２の周波数ｆ_２において、第１接続部２１０から第２リアクタンス手段３の方を見たときのインピーダンスは、十分に大きい。つまり、Ｚ_２２＋Ｚ_ｃ２は十分大きい。

そこで、第２の周波数ｆ_２ではスイッチ７をオン状態としてバイアス回路１００を動作させる。このとき、第２の周波数ｆ_２では、バイアス点８００から見た第１リアクタンス手段２および第３リアクタンス手段８の合計インピーダンスＺ_１２＋Ｚ_３２が十分に大きいものとされる。

つまり、スイッチ７がオン状態のときにバイアス点８００からバイアス回路１００の方を見たときのインピーダンスである、第２の周波数ｆ_２での合計インピーダンスＺ_１２＋Ｚ_３２が十分に大きくなるように、第３リアクタンス手段８のインピーダンスＺ_３２が設定される。

このとき、第１リアクタンス手段２と第２リアクタンス手段３と、これらを介してバイアス点８００に接続されている直流回路５および直流電源６を含むバイアス回路１００は、第２の周波数ｆ_２において交流回路から交流的に切り離して考えることができる。

第３リアクタンス手段８を先端開放の伝送線路で構成する場合であれば、例えば、第１リアクタンス手段２および第３リアクタンス手段８の電気長の合計を第２の周波数ｆ_２で１８０°となるように設計すればよい。この場合、既述の設計を前提とすれば、第３リアクタンス手段８の線路長は、（２ｐ×λ_２／４―（λ_１／４―λ_２／４））となる。ただし、ｐは正の整数である。

例えば、第１の周波数ｆ_１を１ＧＨｚ、第２の周波数ｆ_２を２ＧＨｚとした場合には、２λ_２＝λ_１となるので、第１リアクタンス手段２の線路長をλ_２／４に、第３リアクタンス手段８の線路長をλ_２／４とすればよい。ここで、第１リアクタンス手段２および第２リアクタンス手段３の線路長の合計はλ_２／４＋λ_２／４＝λ_２／２＝λ_１／４となる。このように設計された、スイッチ７がオン状態でのバイアス回路１００の通過特性（Ｓ２１）の周波数特性を、図３に示す。図３に示すように、バイアス回路１００によっても２ＧＨｚの信号は殆ど損失なく通過している。

以上の説明のとおり、スイッチ７の状態（オフ状態、オン状態）を切り替えることで、第１リアクタンス手段２と第２リアクタンス手段３と、これらを介してバイアス点８００に接続されている直流回路５および直流電源６を含むバイアス回路１００は、異なる２つの周波数でそれぞれにおいて交流回路から交流的に切り離して考えることができる。

ここでは、２バンド対応のバイアス回路１００を説明した。仮に、異なる２つの周波数を１ＧＨｚおよび１．２ＧＨｚとして設計要求した場合を考える。図２に示すバイアス回路１００の通過特性（Ｓ２１）の周波数特性を引用して、バイアス回路１００による信号損失を例えば３ｄＢ程度まで許容するとした場合、従来の構成のバイアス回路１００ｐで十分に設計目的を達し得る。しかし、一般的には、従来的構成のバイアス回路の通過特性（Ｓ２１）の周波数特性が図２に示すように広帯域で低損失を示すとは限らないし、近接した周波数帯での２バンド対応に限らず任意の帯域での２バンド対応には必ずしも合目的でない。この点、第１実施形態のバイアス回路１００は、第１接続部２１０の位置設定およびスイッチ７の状態切り替えによって、帯域の遠近に係らず２バンド対応を実現できるものである。なお、ここで述べた趣旨は２バンド対応のバイアス回路１００に限らず、本発明のバイアス回路全般に妥当する。

また、例えば、第１の周波数ｆ_１を１ＧＨｚ、第２の周波数ｆ_２を４ＧＨｚとした場合にも、スイッチ７が接続する第１接続部２１０は、第２の周波数ｆ_２において、接続部２１０から第２リアクタンス手段３の方を見たときのインピーダンスが十分に大きくなる位置とする。この場合、例えば、第２リアクタンス手段３の線路長としてλ_２／４または３λ_２／４を取り得る。このような場合、いずれかを線路長として任意に選択できる。第２リアクタンス手段３の線路長を３λ_２／４とした場合、第１リアクタンス手段２の線路長はλ_２／４（＝λ_１／４―３λ_２／４）とすればよい。

このように、第２リアクタンス手段３の線路長として複数の設計値を取り得る場合、いずれかを線路長として任意に選択できる。換言すれば、設計要求の周波数帯に応じて、第１接続部２１０の位置を設定できる。

各リアクタンス手段は、伝送線路に限らず集中定数素子を用いて構成することもできる。特に第３リアクタンス手段８は、単一周波数でのみ用いられるものであるので集中定数化が容易である。また、集中定数化することによりバイアス回路の小型化が可能となる。

また、同じ構成のバイアス回路をＦＥＴ１８０の出力端子側に設けてもよい。バイアス回路の基本的な動作はＦＥＴ１８０の入力端子側に設けた場合と同様であるので説明は省略する。

《第２実施形態》
図４は、本発明の第２実施形態のバイアス回路２００を示す図である。第２実施形態は、第１実施形態における第３リアクタンス手段８の他端、つまりスイッチ７が接続されていない端部を第２容量性手段９を介して接地した場合の実施形態である。

第１実施形態のバイアス回路１００と同様にスイッチ７の状態を切り替えることで、第１リアクタンス手段２と第２リアクタンス手段３と、これらを介してバイアス点８００に接続されている直流回路５および直流電源６を含むバイアス回路２００は、２つの周波数でそれぞれにおいて交流回路から交流的に切り離して考えることができ、２バンド対応のバイアス回路を構成できる。

第１リアクタンス手段２、第２リアクタンス手段３および第３リアクタンス手段８を伝送線路で構成した場合、第３リアクタンス手段８の線路長は（（２ｐ―１）×λ_２／４―（λ_１／４―λ_２／４））とできる。ただし、ｐは正の整数である。

第２実施形態では、第３リアクタンス手段８の他端を交流的に接地状態にすることによって、第３リアクタンス手段８の線路長を短くすることができる場合がある。

例えば、第１の周波数ｆ_１を１ＧＨｚ、第２の周波数ｆ_２を３．８ＧＨｚとした場合では、第２実施形態において例えば第２リアクタンス手段３の線路長として３λ_２／４を選択した場合、第３リアクタンス手段８の線路長は第２の周波数ｆ_２での電気長でおよそ２０°でよい。一方、第１実施形態では、第３リアクタンス手段８の線路長は第２の周波数ｆ_２での電気長でおよそ１０３°必要となる。

第１の周波数ｆ_１を１ＧＨｚ、第２の周波数ｆ_２を３．８ＧＨｚとした場合の、スイッチ７がオフ状態におけるバイアス回路２００の通過特性（Ｓ２１）の周波数特性のシミュレーション結果を図５に示す。また、スイッチ７がオン状態におけるバイアス回路２００の通過特性（Ｓ２１）の周波数特性のシミュレーション結果を図６に示す。ここで、図５、図６は、図４に示したバイアス回路２００の入力端子をポートＰ１、出力端子をポートＰ２とし、通過特性はポートＰ１およびポートＰ２を５０Ω系に接続した場合について計算した通過特性（Ｓ２１）のシミュレーション結果を示している。図５に示すように、スイッチ７がオフ状態とされたバイアス回路２００では、１ＧＨｚの信号は殆ど損失なく通過しているが、３．８ＧＨｚの信号は損失が生じている。一方、図６に示すように、スイッチ７がオン状態とされたバイアス回路２００では、３．８ＧＨｚの信号は殆ど損失なく通過している。

第１実施形態および第２実施形態では対応周波数が２つの場合を示したが、同様の考えの下、より多くの周波数に対応する実施形態を第３実施形態〜第５実施形態に示す。

《第３実施形態》
第３実施形態は、第１の周波数ｆ_１の奇数倍の各交流周波数に例示されるように、複数の交流周波数で第１接続部２１０がオープンになる場合に、各交流周波数に応じて、バイアス点８００からバイアス回路の方を見たときのインピーダンスが十分に大となるように、第３リアクタンス手段８のリアクタンスを変更する構成である。また、第３実施形態のバイアス回路の構成は、『十分に大きいインピーダンス』の設計値などにより影響を及ぼされる第３リアクタンス手段８のリアクタンスの調整を可能とする。

図７は、本発明の第３実施形態を示す図である。第３実施形態のバイアス回路３００は、第２実施形態に示したバイアス回路２００における第３リアクタンス手段８として、リアクタンス値を変更可能な可変リアクタンス手段を用いる。ここで、可変リアクタンス手段としては、例えば静電容量を変更可能なバリアブルキャパシタなどを適用すればよい。第３リアクタンス手段８をｑ種類のリアクタンス値に変更可能な可変リアクタンス手段とすることでｑ＋１バンド対応のバイアス回路３００となる。ｑは２以上の整数とする。

なお、第１実施形態に示したバイアス回路１００における第３リアクタンス手段８として、リアクタンス値を変更可能な可変リアクタンス手段を用いる実施形態とすることも可能である。

図８に示すように、切替スイッチである１入力ｑ出力のスイッチ７１およびスイッチ７２とそれらに接続可能なｑ個のリアクタンス素子８１_１,…,８１_ｑを用いて第３リアクタンス手段８を構成するとしてもよい。この実施構成では、ｑ個のリアクタンス素子８１_１,…,８１_ｑは横列に配置され、スイッチ７１の一端は第１接続部２１０に接続され、スイッチ７２の一端は第２容量性手段９に接続される。そして、スイッチ７１の他端およびスイッチ７２の他端の切り替えで同一のリアクタンス素子を選択する。これにより、スイッチ７１およびスイッチ７２の状態を切り替えることでｑ個のリアクタンス値が得られる。

なお、ここでは第２実施形態を前提にしているため、切替スイッチを２つ用いているが、第１実施形態を前提にする場合には、スイッチ７１の１つでよい。つまり、全てのリアクタンス素子が第２容量性手段に接続可能であることは必須の技術事項ではない。また、図８に示す構成の変形例として、回路全体の小型化には必ずしも有効とは言えないものの、スイッチ７２を設けることなく、ｑ個のリアクタンス素子８１_１,…,８１_ｑの一部または全ての他端、つまりスイッチ７１に接続されない端部に第２容量性手段を接続するとしてもよい。要するに、少なくとも１つのリアクタンス素子が第２容量性手段に接続可能であればよい。切替スイッチであるスイッチ７１を、いずれのリアクタンス素子とも接続しない状態とすることが可能なものとして構成してもよい。

また、図９あるいは図１０に示すように、第３リアクタンス手段８の別の具体的な実施構成として、スイッチおよびリアクタンス素子の組み合わせを用いた構成を採用してもよい。図９に示す実施構成では、ｑ個のリアクタンス素子８１_１,…,８１_ｑとｑ−１個のスイッチ７_２,…,７_ｑが交互に縦列に接続される。つまり、縦列に接続されるリアクタンス素子のうち一方の端に位置するリアクタンス素子８１_１の一端はスイッチ７に接続され、リアクタンス素子８１_１の他端、つまりスイッチ７が接続されていない端部はスイッチ７_２の一端に接続される。リアクタンス素子８１_ｘの一端はスイッチ７_ｘの他端に接続され、リアクタンス素子８１_ｘの他端はスイッチ７_ｘ＋１の一端に接続される。但し、ｘ＝２，３，・・・，ｑ−１である。縦列に接続されるリアクタンス素子のうち他方の端に位置するリアクタンス素子８１_ｑの一端はスイッチ７_ｑの他端に接続され、リアクタンス素子８１_ｑの他端は第２容量性手段９に接続される。但し、リアクタンス素子８１_ｑの他端を第２容量性手段９に接続することは必須の技術事項ではない。このような実施構成では、第ｙ＋１の周波数ｆ_ｙ＋１に対して、スイッチ７_２,…,７_ｙをオン状態とし、スイッチ７_ｙ＋１をオフ状態とするように設計できる。なお、ｙ＝１の場合は、スイッチ７_２をオフ状態とする。これにより、スイッチ７_２,…,７_ｑの状態を切り替えることでｑ個のリアクタンス値が得られる。

また、図１０に示す第３リアクタンス手段８の実施構成では、ｑ個のリアクタンス素子８１_１,…,８１_ｑとｑ−１個のスイッチ１８_２,…,１８_ｑが交互に縦列に接続される。縦列に接続されるリアクタンス素子のうち一方の端に位置するリアクタンス素子８１_１の一端はスイッチ７に接続される。スイッチ１８_ｘの一端は、リアクタンス素子８１_ｘ−１の他端に接続され、スイッチ１８_ｘの他端は、リアクタンス素子８１_ｘの一端と、第２容量性手段１９_ｘの一端とのいずれかと接続可能である。但し、ｘ＝２，３，・・・，ｑである。ここでは第２実施形態を前提にしているため、リアクタンス素子８１_ｑの他端は第２容量性手段９に接続するが、このことは必須の技術事項ではない。このような実施構成では、第ｙ＋１の周波数ｆ_ｙ＋１に対して、スイッチ１８_２,…,１８_ｙをオン状態とし、スイッチ１８_ｙ＋１の他端を第２容量性手段１９_ｙ＋１に接続する。なお、ｙ＝１の場合は、スイッチ１８_２を第２容量性手段１９_２に接続する。これにより、スイッチ１８_２,…,１８_ｑの状態を切り替えることでｑ個のリアクタンス値が得られる。

《第４実施形態》
図１１は、本発明の第４実施形態を示す図である。第４実施形態は、第２実施形態で説明した２バンド対応での考え方をｎ＋１バンド対応へ拡張した、第２実施形態の拡張的形態である。第４実施形態では、リアクタンス手段を複数備える。図１１に示すバイアス回路４００は、第１リアクタンス手段２およびｎ個の第２リアクタンス手段３_１,…,３_ｎが縦列に接続された回路部を有する。具体的には、第１リアクタンス手段２の一端はバイアス点８００に接続され、その他端が第２リアクタンス手段３_ｎの一端に接続される。第２リアクタンス手段３_ｎの他端、つまり第１リアクタンス手段２が接続されない端部は、第２リアクタンス手段３_ｎ−１の一端に接続される。第２リアクタンス手段３_ｎ−１の他端、つまり第２リアクタンス手段３_ｎが接続されない端部は、第２リアクタンス手段３_ｎ−２の一端に接続される。このような接続が縦列接続となるように繰り返され、第２リアクタンス手段３_２の他端、つまり第２リアクタンス手段３_３が接続されない端部は、第２リアクタンス手段３_１の一端に接続されることになる。第２リアクタンス手段３_１の他端は容量性手段４に接続される。

また、第１リアクタンス手段２と第２リアクタンス手段３_ｎとの接続部２１_ｎにスイッチ７_ｎを介して第３リアクタンス手段８_ｎが接続される。第２リアクタンス手段３_ｘ＋１と第２リアクタンス手段３_ｘとの接続部２１_ｘにスイッチ７_ｘを介して第３リアクタンス手段８_ｘが接続される。ただし、ｘ＝ｎ−１，ｎ−２，・・・，１である。各第３リアクタンス手段８_１,…,８_ｎの一端、つまりスイッチが接続されていない端部に、他端が接地された第２容量性手段９_１,…,９_ｎが接続される。なお、ｎ個の第２リアクタンス手段３_１,…,３_ｎは、それぞれ同種の手段として構成されるべき趣旨ではない。例えば、ｎ個の第２リアクタンス手段３_１,…,３_ｎのうち、一部を例えば伝送線路として構成し、その他を例えば集中定数素子で構成するなど適宜に構成することができる。

この構成によれば、スイッチ７_１,…,７_ｎいずれかの状態を切り替えることで、少なくともｎ＋１個の周波数についてそれぞれ直流回路５および直流電源６を交流的に切り離すことができ、少なくともｎ＋１バンド対応のバイアス回路４００を実現できる。ここで、例えばｎ＋１バンド対応の場合では、ｍを１以上の整数として、第ｍ＋１の周波数で直流回路５および直流電源６を交流的に切り離す場合には、スイッチ７_ｍのみをオン状態とする。第１の周波数では、全てのスイッチ７_１,…,７_ｎはオフ状態とされる。なお、スイッチ７_ｍの接続位置は、第ｍ＋１の周波数において、この位置から第２リアクタンス手段３_１,…,３_ｍの方を見たときのインピーダンスが十分に大となる位置とする。但し、１個のスイッチをオン状態とすることが、必然的にｎ＋１バンド対応のバイアス回路４００を構成するものではない。例えば第１リアクタンス手段２および各第２リアクタンス手段３_１,…,３_ｎを伝送線路で構成した場合では、或るスイッチを１つだけオン状態としたときの交流信号の周波数の奇数倍の周波数についても、同様にバイアスすることが可能である。

また、第４実施形態ではオン状態とされるスイッチの個数は１つに限定されるものではない。複数のスイッチをオン状態とする場合、例えばスイッチ７_ｘと、スイッチ７_ｘよりもバイアス点８００から離れる側の少なくとも１つ以上のスイッチがオン状態とされる場合、スイッチ７_ｘを除くオン状態とされたスイッチに接続される各第３リアクタンス手段の設計値によっては、ｎ＋１バンド以外の周波数において、スイッチ７_ｘの接続部から容量性手段４の方を見たときのインピーダンスが十分に大とできることがある。つまり、オン状態とされるスイッチのうちバイアス点８００に最も近いスイッチ７_ｘをオン状態とすることは、対象の交流周波数について、このスイッチ７_ｘが接続される接続部２１_ｘから直流回路５の方を見たときのインピーダンスが十分に大とすることを意味し、スイッチ７_ｘよりもバイアス点８００から離れる側で適宜に１つ以上のスイッチをオン状態とすることは、オン状態とされたスイッチに接続される各第３リアクタンス手段の設計値によって、バイアス可能な動作周波数を適宜に定める役割を果たす。

第４実施形態では、第３リアクタンス手段８_１,…,８_ｎそれぞれの一端は、第２容量性手段９_１,…,９_ｎを介して接地されているが、このような実施形態に限定されない。第３リアクタンス手段８_１,…,８_ｎの少なくとも一つが、その一端に、一端が接地された第２容量性手段の他端が接続されている構成でもよい。あるいは、第３リアクタンス手段８_１,…,８_ｎのうち少なくとも一つは線路を含んで構成され、この線路を含んで構成される第３リアクタンス手段のうち少なくとも一つの一端が、線路の開放端部である構成でもよい。

《第５実施形態》
図１２は、本発明の第５実施形態を示す図である。第５実施形態では、リアクタンス手段を複数備える。図１２に示すバイアス回路５００は、第４実施形態と同様に、第１リアクタンス手段２およびｎ個の第２リアクタンス手段３_１,…,３_ｎが縦列に接続される回路部を有する。また、第４リアクタンス手段２１およびｎ個の第５リアクタンス手段３１_１,…,３１_ｎが縦列に接続される。具体的には、第４リアクタンス手段２１の一端は開放とされ、その他端が第５リアクタンス手段３１_ｎの一端に接続される。第５リアクタンス手段３１_ｎの他端、つまり第４リアクタンス手段２１が接続されない端部は、第５リアクタンス手段３１_ｎ−１の一端に接続される。第５リアクタンス手段３１_ｎ−１の他端、つまり第５リアクタンス手段３１_ｎが接続されない端部は、第５リアクタンス手段３１_ｎ−２の一端に接続される。このような接続が縦列接続となるように繰り返され、第５リアクタンス手段３１_２の他端、つまり第５リアクタンス手段３１_３が接続されない端部は、第５リアクタンス手段３１_１の一端に接続されることになる。第５リアクタンス手段３１_１の他端は開放とされる。これは、例えば、第４リアクタンス手段２１と第５リアクタンス手段３１_１がそれぞれ線路を含んで構成され、第４リアクタンス手段２１の一端および第５リアクタンス手段３１_１の各一端が、線路の開放端部であるとされた構成である。

そして、第１リアクタンス手段２と第２リアクタンス手段３_ｎとの接続部２１_ｎと、第４リアクタンス手段２１と第５リアクタンス手段３１_ｎとの接続部２２_ｎとが、スイッチ７_ｎを介して接続される。第２リアクタンス手段３_ｘ＋１と第２リアクタンス手段３_ｘとの接続部２１_ｘと、第５リアクタンス手段３１_ｘ＋１と第５リアクタンス手段３１_ｘとの接続部２２_ｘとが、スイッチ７_ｘを介して接続される。ただし、ｘ＝ｎ−１，ｎ−２，・・・，１である。このように、各第２リアクタンス手段と各第５リアクタンス手段とが一対一に対応付けられている。

なお、ｎ個の第２リアクタンス手段３_１,…,３_ｎおよびｎ個の第５リアクタンス手段３１_１,…,３１_ｎは、それぞれ同種の手段として構成されるべき趣旨ではない。例えば、ｎ個の第２リアクタンス手段３_１,…,３_ｎおよびｎ個の第５リアクタンス手段３１_１,…,３１_ｎのうち、一部を例えば伝送線路として構成し、その他を例えば集中定数素子で構成するなど適宜に構成することができる。

但し、動作周波数が基本周波数ｆ_１の正整数倍のときは、第４リアクタンス手段２１およびｎ個の第５リアクタンス手段３１_１,…,３１_ｎはそれぞれ、対応する第１リアクタンス手段２および第２リアクタンス手段３_１,…,３_ｎと同じリアクタンス値を有するものとする。第４リアクタンス手段２１に対応するのは第１リアクタンス手段２であり、ｗ＝１，２，・・・，ｎとして第５リアクタンス手段３１_ｗに対応するのは第２リアクタンス手段３_ｗである。

交流信号の周波数が基本周波数ｆ_１の奇数倍のとき、全てのスイッチはオフ状態とされる。このとき、例えば第１リアクタンス手段２およびｎ個の第２リアクタンス手段３_１,…,３_ｎをそれぞれ伝送線路とした場合にその合計の線路長をλ_１／４の奇数倍とすることで、バイアス点８００はオープン、第２接続部２２０はショートとなり、直流回路５および直流電源６を交流回路から交流的に切り離すことができる。

ｍを１以上の整数として、交流信号の周波数が基本周波数ｆ_１の２ｍ倍のとき、スイッチ７_ｍのみをオン状態とする。ここで、スイッチ７_ｍの接続位置、つまり接続部２１_ｍの位置は、接続部２１_ｍから第２リアクタンス手段３_１,…,３_ｍの方を見たときのインピーダンスが十分に大きくなる位置とする。このとき、接続部２２_ｍ（接続部２１_ｍと言い換えてもよい。）から第５リアクタンス手段３１_１,…,３１_ｍの方を見たときのインピーダンスは十分に小さくなる。従って、バイアス点８００から第１リアクタンス手段２の方を見たときのインピーダンスは十分に大きくなる。一方、このとき、接続部２１_ｍからバイアス点８００までの電気長と、接続部２１_ｍから第４リアクタンス手段２１の開放端までの電気長は等しいので、第４リアクタンス手段２１の開放端がインピーダンス無限大の状態にあれば直流回路５および直流電源６を交流回路から交流的に切り離すことができる。

なお、第５リアクタンス手段３１_１の一端、つまり第５リアクタンス手段３１_２が接続されていない端部は開放状態であるが、キャパシタなどの第２容量性手段を介して接地してもよい。

《第６実施形態》
図１３は、本発明の第６実施形態を示す図である。第６実施形態では、第１実施形態のバイアス回路１００に、第６リアクタンス手段１３１、第６リアクタンス手段１３２、スイッチ１４が付加されている。なお、第６リアクタンス手段１３１および第６リアクタンス手段１３２は、それぞれ同種の手段として構成されるべき趣旨ではなく、例えば一方を伝送線路として構成し他方を集中定数素子として構成することもできる。第６リアクタンス手段１３１は、容量性手段４、直流回路５、第２リアクタンス手段３との第２接続部２２０で接続されている。

第２の周波数ｆ_２では、スイッチ１４はオフ状態とする。このとき、第６リアクタンス手段１３１のリアクタンス値は、第２の周波数ｆ_２で第２接続部２２０がショートとなるように設計する。例えば、線路長がλ_２／４の伝送線路で構成すればよい。

また、第１の周波数ｆ_１では、スイッチ１４はオン状態とする。このとき、第６リアクタンス手段１３２のリアクタンス値は、第１の周波数ｆ_１で第２接続部２２０がショートとなるように設計する。例えば、第６リアクタンス手段１３１の線路長がλ_２／４であるときには、第６リアクタンス手段１３２を線路長が（λ_１／４−λ_２／４）の伝送線路で構成すればよい。

このようにすることで、例えば容量性手段４の容量が十分には大きくない場合でも、第２接続部２２０を各周波数の交流信号に対して交流的に接地状態（ショート）とすることができる。

なお、第６実施形態では、第１実施形態のバイアス回路に構成要素を付加した形態としたが、これに限定されず、第６実施形態で説明した技術事項を第２〜第５の各実施形態に適用することが可能である。

《総括》
上記各実施形態に基づき、本発明のバイアス回路を総括する。

交流回路１２０を経路とする交流信号の周波数（交流周波数）が変化すると、一端がバイアス点８００に接続された第１リアクタンス手段２の他端と、一端が接地された容量性手段４の他端との間において、直流回路５の方を見たときのインピーダンスが十分に大になる位置（オープン位置）が変化する。このため、バイアス点８００からバイアス回路の方を見たときのインピーダンスが、例えば交流周波数ｆ_ａで十分に大になるようにバイアス回路が設計されていたとしても、交流周波数ｆ_ａと異なる交流周波数ｆ_ｂでは、バイアス点８００からバイアス回路の方を見たときのインピーダンスが十分に大とならなくなる。そこで、交流周波数ｆ_ｂでのオープン位置にリアクタンス提供手段がリアクタンスを提供することによって、交流周波数ｆ_ｂでも、バイアス点８００からバイアス回路の方を見たときのインピーダンスが十分に大とする。一般的には、各交流周波数に応じたオープン位置にリアクタンス提供手段がリアクタンスを提供すればよい。

このとき、各交流周波数に応じた全てのオープン位置にリアクタンスを提供する場合、［条件１］交流周波数ｆ_ｒでは、交流周波数ｆ_ｒ以外の交流周波数での各オープン位置からリアクタンス提供手段の方を見たときの各インピーダンスが十分に大となる、［条件２］各交流周波数について条件１が成立する、［条件３］各交流周波数において、バイアス点８００からバイアス回路の方を見たときのインピーダンスが十分に大となる、の各条件を満足するように各リアクタンスを設計すればよい。勿論、リアクタンス提供手段によって提供される各リアクタンスのみならず、第１リアクタンス手段のリアクタンス、各第２リアクタンスのリアクタンスも上記各条件を満たすように設計される。このとき、交流周波数ｆ_ｒでのオープン位置が、交流周波数ｆ_ｒ以外の交流周波数での各オープン位置に提供される各リアクタンスの影響を受けることがあることに留意して設計しなければならない。

他方、各交流周波数に応じたオープン位置のうち少なくとも一つにリアクタンスを提供する場合、リアクタンス提供手段と各オープン位置とをそれぞれ一つのスイッチで接続可能の構成とし、各スイッチのオン状態／オフ状態を交流周波数に応じて切り替えればよい。なお、オン状態とされるスイッチのうちバイアス点に最も近いスイッチが接続される接続部は、オン状態とされるときの交流周波数においてオープン位置とする。このような構成では、オープン位置から容量性手段４の方を見たときのインピーダンスは十分に大であるから、リアクタンス提供手段の構成・設計の自由度は高い。このことはリアクタンス提供手段がｎ個の第３リアクタンス手段８_１,…,８_ｑを含んで構成されるバイアス回路４００を例にして容易に理解できる。バイアス回路４００のスイッチ７_ｍのみがオン状態である場合、接続部２１_ｍとグランドとの間では、第２リアクタンス手段３_１,…,３_ｍ、容量性手段４、直流回路５および直流電源６からなる回路部Ｘと、第３リアクタンス手段８_ｍと第２容量性手段９_ｍからなる回路部Ｙとの並列共振回路が構成されている。回路部ＸのインピーダンスＺ_Ｘは十分に大であるため、この並列共振回路のインピーダンスＺ_Ｐ＝１／（１／Ｚ_Ｘ＋１／Ｚ_Ｙ）は、実質的に回路部ＹのインピーダンスＺ_Ｙによって決せられる。また、バイアス点とオープン位置である接続部２１_ｍとの間にリアクタンス提供手段からのリアクタンスの提供はない。従ってスイッチ７_ｍのみがオン状態である場合では、バイアス点８００からバイアス回路４００の方を見たときのインピーダンスは、第１リアクタンス手段２のインピーダンスと、第２リアクタンス手段３_ｍ＋１,…,３_ｎの各インピーダンスと、回路部ＹのインピーダンスＺ_Ｙとの合成インピーダンスを考えればよい。このように、リアクタンス提供手段の構成・設計において回路部Ｘの影響を実質的に受けず、且つ、交流周波数ｆ_ｍで接続部２１_ｍに提供するリアクタンスの設計が他の交流周波数の場合における設計の影響を受けないため、リアクタンス提供手段の構成・設計の自由度は高い。

さらに、このようなバイアス回路では、リアクタンス提供手段を第３実施形態で説明した構成とすることができる。

以上の実施形態の他、本発明であるバイアス回路は上述の各実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更が可能である。

《バイアス回路とマルチバンド整合回路との併用》
図１４に、上記参考文献１および２に示されている損失の小さいマルチバンド整合回路の例を示す。ここでは、上記第１実施形態のバイアス回路との併用の場合を例示する都合、２バンド対応のマルチバンド整合回路９００を例示する。マルチバンド整合回路９００は、主整合ブロック９１０と、主整合ブロック９１０に一端が接続された遅延回路９２０と、副整合ブロック９３０と、遅延回路９２０の他端と副整合ブロック９３０の一端の間に接続されたスイッチ９４０から構成される。図１４に示すマルチバンド整合回路では、主整合ブロック９１０の一端、つまり遅延回路９２０が接続されない端部に、インピーダンスＺ（ｆ）が周波数特性を持つ負荷（図１４では、ＦＥＴ１８０である。）が接続している。また、遅延回路９２０の一端、つまり主整合ブロック９１０が接続されない端部に、負荷（図１４では、交流信号源１である。）が接続している。このマルチバンド整合回路９００は、信号帯域でのポート９５２から負荷（ＦＥＴ１８０）の方を見たときのインピーダンスＺ（ｆ）を、負荷（交流信号源１）のインピーダンスＺ_０に整合させる整合回路である。

先ず、周波数ｆ_１でのインピーダンス整合について説明する。この場合、スイッチ９４０をオフ状態にする。例えばポート９５１側から入力された信号は、主整合ブロック９１０および遅延回路９２０のみを通過してポート９５２側に伝送される。ここで、主整合ブロック９１０は、任意の構成をとることができ、周波数ｆ_１で、インピーダンスＺ（ｆ_１）とインピーダンスＺ_０とを整合させる回路とする。また、遅延回路９２０は、特性インピーダンスＺ_０の伝送線路とする。したがって、ポート９５１から、マルチバンド整合回路９００の方を見たときのインピーダンス値はＺ_０である。つまり、マルチバンド整合回路９００は、周波数ｆ_１では、回路全体でインピーダンス整合を実現する。

次に、上記の周波数ｆ_１でのインピーダンス整合の設計を前提として、周波数ｆ_２でのインピーダンス整合について説明する。この場合、スイッチ９４０をオン状態にする。主整合ブロック９１０は、周波数ｆ_２でもインピーダンス変換器として動作する。このため、接続部９５３からポート９５２の方を見たときのインピーダンスは、ポート９５２のインピーダンスＺ_Ｌ（ｆ_２）が変換されたインピーダンスＺ_Ｌ’（ｆ_２）となる。

ここで、インピーダンスＺ_Ｌ’（ｆ_２）に応じて、伝送線路で構成された遅延回路９２０の線路長と、遅延回路９２０に分岐接続された副整合ブロック９３０のリアクタンス値とを、設計事項として予め適切に設定しておくことによって、シングルスタブマッチングの原理に基づき、ポート９５１からマルチバンド整合回路９００の方を見たときのインピーダンス値がＺ_０になるように変換することができる。即ち、マルチバンド整合回路９００は、回路全体として、周波数ｆ_２でもインピーダンス整合を取ることができる。

このように、主整合ブロック９１０に、特性インピーダンスＺ_０の遅延回路９２０と、スイッチ９４０を介して副整合ブロック９３０を付加することで、マルチバンド整合回路９００は、周波数ｆ_１でも周波数ｆ_２でも整合回路として動作することができる。すなわち、マルチバンド整合回路９００は、１つのスイッチの状態(オン／オフ)を切り替えることで、２つの周波数帯域の整合回路として機能する。

このようなマルチバンド整合回路９００と上記第１実施形態の２バンド対応のバイアス回路１００との併用形態を図１５に示す。この併用形態は、第１実施形態において、第２入力整合回路３２０を略し、第１入力整合回路３１０をマルチバンド整合回路９００に置換したものと云える。

図１５に示したマルチバンド整合回路９００とバイアス回路１００との併用形態では、第１の周波数ｆ_１では、スイッチ７およびスイッチ９４０がいずれもオフ状態とされ、第２の周波数ｆ_２では、スイッチ７およびスイッチ９４０がいずれもオン状態とされる。そして、第１の周波数ｆ_１では、主整合ブロック９１０および遅延回路９２０によってインピーダンス整合が達成される。第２の周波数ｆ_２では、主整合ブロック９１０、遅延回路９２０、副整合ブロック９３０だけでなく、第１リアクタンス手段２および第３リアクタンス手段８の交流回路的実在を考慮してインピーダンス整合を行うことも可能である。

この併用形態では２バンド対応で説明したが、上記参考文献１および２に開示されるｎ＋１バンド対応のマルチバンド整合回路と、本発明の上記第３実施形態、第４実施形態または第５実施形態と組み合わせることで、ｎ＋１バンド対応の増幅回路を構成できる。

本発明であるバイアス回路の第１実施形態を示すブロック図。 第１実施形態のバイアス回路において第１の周波数ｆ_１での通過特性（Ｓ２１）のシミュレーション結果を示す図。 第１実施形態のバイアス回路において第２の周波数ｆ_２での通過特性（Ｓ２１）のシミュレーション結果を示す図。 本発明であるバイアス回路の第２実施形態を示すブロック図。 第２実施形態のバイアス回路において第１の周波数ｆ_１での通過特性（Ｓ２１）のシミュレーション結果を示す図。 第２実施形態のバイアス回路において第２の周波数ｆ_２での通過特性（Ｓ２１）のシミュレーション結果を示す図。 本発明であるバイアス回路の第３実施形態を示すブロック図。 第３実施形態のバイアス回路において、第３リアクタンス手段８の構成例を示すブロック図。 第３実施形態のバイアス回路において、第３リアクタンス手段８の構成例を示すブロック図。 第３実施形態のバイアス回路において、第３リアクタンス手段８の構成例を示すブロック図。 本発明であるバイアス回路の第４実施形態を示すブロック図。 本発明であるバイアス回路の第５実施形態を示すブロック図。 本発明であるバイアス回路の第６実施形態を示すブロック図。 マルチバンド整合回路の構成例を示すブロック図。 マルチバンド整合回路と本発明のバイアス回路の一形態との併用構成例を示すブロック図。 従来のバイアス回路の構成例を示すブロック図。

符号の説明

２ 第１リアクタンス手段
３ 第２リアクタンス手段
４ 容量性手段
５ 直流回路
６ 直流電源
７ スイッチ
８ 第３リアクタンス手段

Claims (16)

1. 交流回路に接続されるバイアス回路であって、
   上記交流回路に、一端が接続された第１リアクタンス手段と、
   一端が接地された容量性手段と、
   直流電圧を供給可能な直流回路部と、
   一つまたは複数の第２リアクタンス手段と、
   リアクタンスを提供可能なリアクタンス提供手段と
   を含み、
   各上記第２リアクタンス手段は、上記第１リアクタンス手段の他端と上記容量性手段の他端との間に、縦列に接続され、
   上記容量性手段とこれに接続している上記第２リアクタンス手段との接続部（以下、接続部Ｒという）に、上記直流回路部が接続され、
   上記接続部Ｒは、交流的に接地状態であり、
   上記交流回路を経路とする交流信号の周波数（以下、交流周波数という）に応じて、上記第１リアクタンス手段の他端と上記容量性手段の他端との間において上記容量性手段の方を見たときのインピーダンスが十分に大になる位置（以下、オープン位置という）に、上記交流回路と上記第１リアクタンス手段との接続部（以下、バイアス点という）から上記バイアス回路の方を見たときのインピーダンスが十分に大になるように、上記リアクタンス提供手段がリアクタンスを提供可能である
   バイアス回路。
2. 請求項１に記載のバイアス回路において、
   一つまたは複数のスイッチ
   を含み、
   上記バイアス点と上記容量性手段の他端との間に位置するリアクタンス手段のうち、隣り合う各二つのリアクタンス手段の間には、一個の上記スイッチの一端が接続され、
   各上記スイッチの他端は、上記リアクタンス提供手段に接続可能であり、
   上記交流周波数に応じて各上記スイッチはオフ状態またはオン状態が選択され、
   上記バイアス点と上記容量性手段の他端との間で、オン状態とされる上記スイッチのうち上記バイアス点に最も近いスイッチが接続される接続部（以下、接続部Ｓという）は、オン状態とされるときの交流周波数において上記オープン位置であるバイアス回路。
3. 請求項２に記載のバイアス回路において、
   上記第２リアクタンス手段は一つであり、
   上記スイッチは一つであり、
   上記交流周波数が第１の周波数ｆ_１では上記スイッチはオフ状態とされ、
   交流周波数が第１の周波数ｆ_１とは異なる周波数では上記スイッチはオン状態とされるバイアス回路。
4. 請求項１から請求項３のいずれかに記載のバイアス回路において、
   上記リアクタンス提供手段は、ｑを２以上の整数として、リアクタンス値をｑ種類に変更可能であるバイアス回路。
5. 請求項１から請求項３のいずれかに記載のバイアス回路において、
   上記リアクタンス提供手段は、
   ｑを２以上の整数として、ｑ個のリアクタンス素子を含み、
   上記スイッチの他端は、ｑ個の上記リアクタンス素子のうち１つのリアクタンス素子の一端との接続が可能であるバイアス回路。
6. 請求項１から請求項３のいずれかに記載のバイアス回路において、
   上記リアクタンス提供手段は、
   ｑを２以上の整数として、ｑ個のリアクタンス素子と、ｑ−１個のスイッチ（以下、選択スイッチという）とを含み、
   上記オープン位置に接続された上記スイッチの他端は、１番目の上記リアクタンス素子の一端に接続され、
   ｘ＝１，２，３，・・・，ｑ−１として、ｘ番目の上記選択スイッチの一端は、ｘ番目の上記リアクタンス素子の他端に接続され、ｘ番目の上記選択スイッチの他端は、ｘ＋１番目の上記リアクタンス素子の一端に接続されるバイアス回路。
7. 請求項１から請求項４のいずれかに記載のバイアス回路において、
   上記リアクタンス提供手段の他端に、一端が接地された第２容量性手段の他端が接続されているバイアス回路。
8. 請求項５に記載のバイアス回路において、
   少なくとも一つの上記リアクタンス素子の他端は、一端が接地された第２容量性手段の他端と接続可能であるバイアス回路。
9. 請求項６に記載のバイアス回路において、
   ｑ番目の上記リアクタンス素子の他端は、一端が接地された第２容量性手段の他端と接続可能であるバイアス回路。
10. 請求項６に記載のバイアス回路において、
    少なくとも一つの上記選択スイッチは、その他端を、一端が接地された第２容量性手段の他端に接続可能であるバイアス回路。
11. 請求項２に記載のバイアス回路において、
    ｎを２以上の整数として、
    上記第２リアクタンス手段はｎ個であり、
    上記スイッチはｎ個であり、
    上記リアクタンス提供手段は、ｎ個の第３リアクタンス手段を含み、
    各上記スイッチの他端はそれぞれ、上記第３リアクタンス手段のうち一つの一端に接続され、
    上記交流周波数が第１の周波数ｆ_１では上記スイッチは全てオフ状態とされ、
    ｍを１以上ｎ以下の各整数とし、上記交流周波数はそれぞれ異なるものとして、
    第ｍ＋１の周波数ｆ_ｍ＋１では、上記スイッチのうち少なくとも１つがオン状態とされるバイアス回路。
12. 請求項１１に記載のバイアス回路において、
    各上記第３リアクタンス手段のうち少なくとも一つは、その他端に、一端が接地された第２容量性手段の他端が接続されているバイアス回路。
13. 請求項１１に記載のバイアス回路において、
    各上記第３リアクタンス手段のうち少なくとも一つは線路を含んで構成され、前記線路を含んで構成される第３リアクタンス手段のうち少なくとも一つは、その他端が前記線路の開放端部であるバイアス回路。
14. 請求項２に記載のバイアス回路において、
    ｎを２以上の整数として、
    上記第２リアクタンス手段はｎ個であり、
    上記スイッチはｎ個であり、
    上記リアクタンス提供手段は、１つの第４リアクタンス手段と、ｎ個の第５リアクタンス手段とを含み、
    ｎ個の上記第５リアクタンス手段は縦列に接続され、このうち両端に位置する上記第５リアクタンス手段をそれぞれ第５リアクタンス手段γおよび第５リアクタンス手段θとするとして、
    上記第５リアクタンス手段γを除く上記第５リアクタンス手段のいずれとも接続しない、上記第５リアクタンス手段γの端部は、一端が開放とされた上記第４リアクタンス手段の他端に接続され、
    上記第１リアクタンス手段とこれに接続している上記第２リアクタンス手段との接続部に接続された上記スイッチの他端は、上記第５リアクタンス手段γと上記第４リアクタンス手段との接続部に接続され、
    隣り合う二つの上記第２リアクタンス手段の接続部それぞれに接続された上記スイッチの他端はそれぞれ、縦列に接続された上記第５リアクタンス手段同士の各接続部が接続され、
    上記の各第２リアクタンス手段と上記の各第５リアクタンス手段とが一対一に対応し、
    上記第４リアクタンス手段は、上記第１リアクタンス手段と同じリアクタンス値を有し、
    ｎ個の上記第５リアクタンス手段はそれぞれ、対応する上記第２リアクタンス手段と同じリアクタンス値を有し、
    ｋを１以上の各整数として、
    上記交流周波数が第１の周波数ｆ_１の２ｋ−１倍では、上記スイッチは全てオフ状態とされ、
    上記交流周波数が第１の周波数ｆ_１の２ｋ倍では、上記スイッチのうち１つのみがオン状態とされるバイアス回路。
15. 請求項１４に記載のバイアス回路において、
    上記第５リアクタンス手段θを除く上記第５リアクタンス手段のいずれとも接続しない、上記第５リアクタンス手段θの端部は、一端が接地された第２容量性手段の他端が接続されているバイアス回路。
16. 請求項１４に記載のバイアス回路において、
    上記第５リアクタンス手段θは線路を含んで構成され、
    上記第５リアクタンス手段θを除く上記第５リアクタンス手段のいずれとも接続しない、上記第５リアクタンス手段θの端部は、前記線路の開放端部であるバイアス回路。

Images