CN1514539A - 增益可变型放大器 - Google Patents

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Abstract

本发明是具有利用信号放大用场效应晶体管进行高频信号的放大的结构的增益可变型放大器。它具备：输入阻抗校正装置，在上述信号放大用场效应晶体管的输入侧，用于在增益可变时进行输入阻抗的校正；输出阻抗校正装置，在上述信号放大用场效应晶体管的输出侧，用于在增益可变时进行输出阻抗的校正；以及放大器旁路装置，在增益可变时把上述信号放大用场效应晶体管旁路，使高频输入信号旁通至输出侧。无论有无增益可变，输入输出端的电压驻波比(VSWR)良好，并且可以任意设定增益衰减量。另外，在增益可变时，即使强电场的高频信号输入增益可变型放大器，也能够得到良好的输入输出功率特性。

Description

增益可变型放大器
技术领域
本发明涉及增益可变型放大器。特别是涉及在各种无线电通信装置中的用于高频信号放大的、输入输出特性等得到改善的增益可变型放大器。
背景技术
现在，作为这种放大器，众所周知，例如有以如下方式构成、使得能够进行增益可变的放大器：在进行放大工作的放大用半导体元件的输入侧，在向该放大用半导体元件进行输入的高频输入线与地之间，串联设置能够借助于来自外部的控制电压使导通状态变化的信号衰减用半导体元件，使得可以对向放大用半导体元件输入的输入信号进行衰减(例如参照特开2001-237650号公报(第3-4页，第1图))。
作为改变放大器的增益的措施，不仅有如上所述的、设置进行所谓的增益可变的电路的方法，而且还有例如对足够的信号输入切断放大器的电源电压使得增益最小的方法。
可是，多数情况是分别在如上所述的放大器的输入侧设置进行前级电路与放大器的阻抗匹配的输入阻抗匹配电路，并且在输出侧设置进行后级电路与放大器的阻抗匹配的输出阻抗匹配电路。
这种阻抗匹配电路，通常假定输入微弱信号的情形，在不进行增益可变的状态下，换言之，在放大器的增益为最大时是最佳的，放大器的输入端和输出端各自的电压驻波比(VSWR)可以获得良好的特性。例如在图6(A)中示出了在上述公报中公开的结构的放大器在不进行增益可变时和进行增益可变时两种情况下的输入端的VSWR的测定例，另外，在图6(B)中示出了在上述公报中公开的结构的放大器在不进行增益可变时和进行增益可变时两种情况下的输出端的VSWR的测定例，可以确认不进行增益可变时的VSWR良好。另外，在图6(A)中，X01表示不进行增益可变时的输入端的VSWR的测定值为1.78的点，Y01表示进行增益可变时的输入端的VSWR的测定值为9.89的点。另外，在图6(B)中，X02表示不进行增益可变时的输出端的VSWR的测定值为1.69的点，Y02表示进行增益可变时的输出端的VSWR的测定值为4.23的点。
另一方面，由于增益可变时，换言之，使放大器的增益最小时，在上述公报中公开的结构的放大器中的信号衰减用半导体元件处于ON状态(导通状态)，放大器的输入和输出阻抗与不进行增益可变时的情形大不相同，所以即使对输入输出端分别设置阻抗匹配电路，因这些阻抗匹配电路如上所述，在放大器的增益最大时最佳，故而例如如图6(A)和图6(B)所示那样，增益可变时的VSWR会显著变坏。
其结果是存在致使与放大器的前级、后级连接的滤波器的特性变坏，最终会使无线通信装置的信号接收性能显著变坏的问题。
另外，在不设置进行增益可变的电路，利用有无电源供给进行增益可变的放大器的情形下，虽然有通过切断电源供给可以求得无线通信装置低功耗的优点，但在这种情形下也出现了放大器的输入输出阻抗在有电源供给时和切断电源供给时大不相同，因而切断电源供给时的放大器的输入输出端的VSWR比有电源供给时的坏的问题，这一点与设置进行增益可变的电路的放大器是相同的。
另外，关于这种利用有无电源电压供给进行增益可变的放大器，由于其增益可变时(无电源供给时)的增益大体由信号放大用半导体元件的输入输出间的隔离状况决定，所以增益衰减量，即不进行增益可变时(有电源供给时)的增益与进行增益可变时(无电源供给时)的增益之差不能够任意设定，从而存在使用不方便的问题。
发明内容
鉴于上述实际状况，本发明的目的在于：提供既实现在增益可变时低功耗，又无论有无增益可变，输入输出端的VSWD良好的增益可变型放大器。
本发明的另一目的在于提供，无论有无增益可变，输入输出端的VSWD良好，并且可以任意设定增益衰减量的增益可变型放大器。
本发明的再一个目的在于提供，增益可变时的输入输出功率特性良好的增益可变型放大器。
为达到上述发明目的，本发明的增益可变型放大器具有利用信号放大用场效应晶体管进行高频信号的放大的结构，其特征在于，具备：输入阻抗校正装置，在上述信号放大用场效应晶体管的输入侧，用于在增益可变时进行输入阻抗的校正；输出阻抗校正装置，在上述信号放大用场效应晶体管的输出侧，用于在增益可变时进行输出阻抗的校正；以及放大器旁路装置，在增益可变时把上述信号放大用场效应晶体管旁路，使高频输入信号旁通至输出侧。
在该结构中，增益可变时，即得到最小增益时，高频输入信号被放大器旁路装置旁路至输出侧，并且信号放大用场效应晶体管的输入侧的输入阻抗的变动被输入阻抗校正装置校正，信号放大用场效应晶体管的输出侧的输出阻抗的变动被输出阻抗校正装置校正，因此，与不进行增益可变的状态，即仅信号放大用场效应晶体管工作，得到最大增益的情形相比，可以减小增益可变时的放大器的输入输出端子的VSWR的变动，并且可以任意设定增益衰减量。另外，在增益可变时可以得到低功耗。
另外，本发明的增益可变型放大器具有利用信号放大用场效应晶体管进行高频信号的放大的结构，其特征在于：上述信号放大用场效应晶体管是双栅型的，其第1栅端子经放大用FET输入侧隔直流用电容器和输入阻抗匹配电路与高频信号输入端子连接，另一方面，其漏端子经输出阻抗匹配电路和放大用FET输出侧隔直流用电容器与高频信号输出端子连接；放大器旁路用场效应晶体管的源端子经旁路用FET源侧隔直流用电容器同上述输入侧电容器与上述输入阻抗匹配电路的连接点连接，另一方面，该放大器旁路用场效应晶体管的漏端子经旁路用FET漏侧隔直流用电容器同上述信号放大用场效应晶体管的漏端子与上述输出阻抗匹配电路的连接点连接；输入阻抗校正用场效应晶体管的漏端子经第1校正用FET侧隔直流用电容器和第1校正用FET侧电阻器同上述输入阻抗匹配电路与放大用FET输入侧隔直流用电容器的连接点连接，另一方面，该输入阻抗校正用场效应晶体管的源端子经第1校正用FET侧旁路电容器与地连接；输出阻抗校正用场效应晶体管的漏端子经第2校正用FET侧隔直流用电容器和第2校正用FET侧电阻器同上述信号放大用场效应晶体管的漏端子与上述输出阻抗匹配电路的连接点连接，另一方面，该输出阻抗校正用场效应晶体管的源端子经第2校正用FET侧旁路电容器与地连接；上述放大器旁路用场效应晶体管、上述输入阻抗校正用场效应晶体管和上述输出阻抗校正用场效应晶体管各自的栅端子经各个电阻器与地连接；上述放大器旁路用场效应晶体管、上述输入阻抗校正用场效应晶体管和上述输出阻抗校正用场效应晶体管的漏端子和源端子经各电阻器与第1控制电压施加端子连接；上述信号放大用场效应晶体管的源端子经电感器与第2栅端子和偏置SW用场效应晶体管的漏端子连接，同时该源端子经电容器与地连接；上述偏置SW用场效应晶体管的源端子经自偏置电阻器与地连接，另一方面，其栅端子经栅偏置电阻器与第2控制电压施加端子连接。
另外，本发明的增益可变型放大器具有利用信号放大用场效应晶体管进行高频信号的放大的结构，其特征在于：以放大器旁路用场效应晶体管为中心构成的放大器旁路装置，与上述信号放大用场效应晶体管相并联地设置，另一方面，控制该晶体管的工作的偏置SW用场效应晶体管连接到上述信号放大用场效应晶体管的源端子侧，上述信号放大用场效应晶体管的第2栅端子同上述偏置SW用场效应晶体管的源端子与自偏置电阻器的连接点连接。
在该结构中，增益可变时，即得到最小增益时，即使高频输入信号的电平升高，信号放大用场效应晶体管的源端子的电压因之升高，信号放大用场效应晶体管的第2栅端子的电位也能够大致维持0V，能够使该第2栅端子(G2)的电压总是保持得低于源端子的电位，因此，能够使信号放大用场效应晶体管的漏-源间经常保持非导通状态，其结果是输入的强电场的高频信号通过放大器旁路装置后没有经信号放大用场效应晶体管的漏-源间向地的泄漏，能够得到良好的线性特性。
另外，本发明的增益可变型放大器具有利用信号放大用场效应晶体管进行高频信号的放大的结构，其特征在于：上述信号放大用场效应晶体管是双栅型的，其第1栅端子经第1隔直流用电容器和输入阻抗匹配电路与高频信号输入端子连接，另一方面，其漏端子经输出阻抗匹配电路和第2隔直流用电容器与高频信号输出端子连接；放大器旁路用场效应晶体管的源端子经第3隔直流用电容器同上述第1隔直流用电容器与上述输入阻抗匹配电路的连接点连接，另一方面，该放大器旁路用场效应晶体管的漏端子经第4隔直流用电容器同上述信号放大用场效应晶体管的漏端子与上述输出阻抗匹配电路的连接点连接；上述信号放大用场效应晶体管和上述放大器旁路用场效应晶体管各自的栅端子经各电阻器与地连接；上述信号放大用场效应晶体管的源端子经电感器与偏置SW用场效应晶体管的漏端子连接，同时该漏端子经电容器与地连接；上述信号放大用场效应晶体管的第2栅端子与上述偏置SW用场效应晶体管的源端子相互连接，并且在该连接点与地之间分别连接了自偏置电阻器和旁路电容器；上述偏置SW用场效应晶体管的栅端子经栅偏置电阻器与第2控制电压施加端子连接；上述放大器旁路用场效应晶体管的漏端子和源端子经各电阻器与第1控制电压施加端子连接。
附图说明
图1是示出本发明的实施方式的增益可变型放大器的一电路结构例的电路图。
图2是示出图1所示的增益可变型放大器的输入输出端子的阻抗和VSWR的一实验例的施米斯圆图的特性曲线，图2(A)是示出高频输入端子的阻抗和VSWR的特性曲线，图2(B)是示出高频输出端子的阻抗和VSWR的特性曲线。
图3是示出图1所示的增益可变型放大器的增益可变时的增益对输入功率的变化的特性曲线。
图4是示出本发明的另一实施方式的增益可变型放大器的一电路结构例的电路图。
图5是示出图4所示的增益可变型放大器的增益可变时的增益对输入功率的变化的特性曲线。
图6是示出现有电路的输入输出端子的阻抗和VSWR的一例的施米斯圆图的特性曲线，图6(A)是示出高频输入端子的阻抗和VSWR的特性曲线，图6(B)是示出高频输出端子的阻抗和VSWR的特性曲线。
具体实施方式
下面参照图1和图2说明本发明的实施方式。
另外，下面将说明的构件、配置等不是对本发明的限定，可在本发明的宗旨的范围内进行种种改变。
本发明的实施方式的增益可变型放大器，具有可以借助于信号放大用FET(场效应晶体管)1对输入的高频信号进行放大，并且可以借助于偏置SW用FET 5选择增益可变的有无的结构。然后，在信号放大用FET 1的第1栅端子(G1)侧又配置了第1隔直流用电容器(第1校正用FET侧隔直流用电容器)6、电阻器(第1校正用FET侧电阻器)7和输入阻抗校正用FET 2，另外，在信号放大用FET 1的漏端子侧配置了第2隔直流用电容器(第2校正用FET侧隔直流用电容器)12、电阻器(第2校正用FET侧电阻器)13和输出阻抗校正用FET 3，另外，还在信号放大用FET 1的第1栅端子(G1)与漏端子之间配置了的第4隔直流用电容器(旁路用FET源侧隔直流用电容器)23、放大器旁路用FET 4和第5隔直流用电容器(旁路用FET漏侧隔直流用电容器)27。
下面对电路连接进行具体说明，首先，对于信号放大用FET 1，例如MESFET(金属半导体场效应晶体管)是合适的，在本发明的实施方式中使用了n沟道耗尽型具有所谓双栅的FET。
该信号放大用FET 1的第1栅端子(G1)经电阻器19与地连接，并且经第3隔直流用电容器18和输入阻抗匹配电路29与高频信号输入端子32连接。
另外，信号放大用FET 1的源端子经源电感器20与偏置SW用FET 5的漏端子、信号放大用FET 1的第2栅端子(G2)和源电容器22的一端连接，源电容器22的另一端与地连接。然后，偏置SW用FET 5的源端子经自偏置电阻器21与地连接。另外，偏置SW用FET 5的栅端子经栅偏置电阻器35与第2控制电压施加端子37连接。
另外，信号放大用FET 1的漏端子经扼流圈电感器28与电源电压施加端子34连接，并且经输出阻抗匹配电路30和第6隔直流用电容器(放大用FET输出侧隔直流用电容)31与高频信号输出端子33连接。
另一方面，输入阻抗校正用FET 2例如可以使用n沟道耗尽型FET，其漏端子经电阻器7(第1校正用FET侧电阻器)和第1隔直流用电容器6(第1校正用FET侧隔直流用电容器)同上述的第3隔直流用电容器18与输入阻抗匹配电路29的连接点连接。另外，输入阻抗校正用FET 2的源端子经第1旁路电容器(第1校正用FET侧旁路电容器)11与地连接，另一方面，其栅端子经电阻器10与地连接。另外，输入阻抗校正用FET 2的漏端子经第1偏置电阻器8，其源端子经第2偏置电阻器9一起与第1控制电压施加端子36连接。
另外，在本发明的实施方式中，借助于以该输入阻抗校正用FET 2为中心构成的部分实现了输入阻抗校正装置。
另外，输出阻抗校正用FET 3与输入阻抗校正用FET 2一样，例如可以用n沟道耗尽型FET，其漏端子经电阻器13和第2隔直流用电容器12与信号放大用FET 1的漏端子连接，另一方面，其源端子经第2旁路电容器(第2校正用FET侧旁路电容器)17与地连接。另外，输出阻抗校正用FET 3的栅端子经电阻器16与地连接。然后，输出阻抗校正用FET 3的漏端子经第3偏置电阻器14，源端子经第4偏置电阻器15一起与第1控制电压施加端子36连接。
在本发明的实施方式中，借助于以该输出阻抗校正用FET 3为中心构成的部分实现了输出阻抗校正装置。
放大器旁路用FET 4也与输入阻抗校正用FET 2一样，例如可以用n沟道耗尽型FET，其源端子经第4隔直流用电容器23同上述的第3隔直流用电容器18与输入阻抗匹配电路29的连接点连接，另一方面，其漏端子经第5隔直流用电容器27与信号放大用FET 1的漏端子连接。另外，放大器旁路用FET 4的栅端子经电阻器25与地连接，另一方面，其源端子经第5偏置电阻器24，其漏端子经第6偏置电阻器26一起与第1控制电压施加端子36连接。
在本发明的实施方式中，借助于以该放大器旁路用FET 4为中心构成的部分实现了放大器旁路装置。
下面对上述结构的工作进行说明。
首先，设施加至第1控制电压施加端子36的控制电压为VCONT36，设输入阻抗校正用FET 2、输出阻抗校正用FET 3和放大器旁路用FET 4各自的夹断电压相同，都是Vp。
开始，在不进行增益可变时(得到最大增益时)，对电源电压施加端子34施加使信号放大用FET 1工作的电源电压，对第2控制电压施加端子37施加使偏置SW用FET 5为ON(导通状态)的偏置电压，并且对第1控制电压施加端子36施加VCONT 36≥-Vp的电压。
其结果是信号放大用FET 1处于工作状态，而输入阻抗校正用FET2、输出阻抗校正用FET 3和放大器旁路用FET 4都处于OFF状态(非导通状态)。
于是，由于输入阻抗校正用FET 2、输出阻抗校正用FET 3和放大器旁路用FET 4各自的栅宽度Wgt，隔直流用电容器6、12、23、27各自的电容值，电阻器7、13各自的电阻值，以及旁路电容器11、17各自的电容值在不进行增益可变的状态下对抑制这些元件的高频输入信号和高频输出信号的衰减是最佳值，所以从高频信号输入端子32经输入阻抗匹配电路29输入的高频信号，在输入阻抗校正用FET 2和放大器旁路用FET 4中不衰减，经第3隔直流用电容器18输入至信号放大用FET 1的栅端子(G1)被放大、从漏端子输出的高频信号不被输出阻抗校正用FET 3衰减，经输出阻抗匹配电路30和隔直流用电容器31输出至高频信号输出端子33，可以与通常的放大器同样进行工作，得到最大增益。
另一方面，在进行增益可变时(得到最小增益时)，对第2控制电压施加端子37施加使偏置SW用FET 5为OFF状态的偏置电压，并且对第1控制电压施加端子36施加VCONT 36≤-Vp的电压。
其结果是，信号放大用FET 1处于OFF状态，而输入阻抗校正用FET 2、输出阻抗校正用FET 3和放大器旁路用FET 4中的任何一个都处于ON状态(导通状态)。这时，由于信号放大用FET 1为OFF状态，所以高频输入信号不通过信号放大用FET 1，而通过由第4隔直流用电容器23、放大器旁路用FET 4和第5隔直流用电容器27构成的旁路路径。
这里，增益可变时的增益虽然由用第4隔直流用电容器23、放大器旁路用FET 4和第5隔直流用电容器27构成的旁路路径的通过损失决定，但通过使放大器旁路用FET 4的栅宽度Wgt、第4和第5隔直流用电容器23、27的电容值最佳化，能够将增益可变时的增益和增益衰减量设定成任意的所希望的值。
另外，即使是对电源电压施加端子34施加使信号放大用FET 1工作的电源电压，由于偏置SW用FET 5如上所述处于OFF状态，所以信号放大用FET 1也不工作，能够使信号放大用FET 1确实地保持OFF状态。因此，可以实现在增益可变时放大器低功耗化，从而可以延长使用放大器的无线通信装置的电池的可用时间。
如上所述，在本发明的实施方式的放大器中，即使使信号放大用FET 1为OFF状态，通过将第1控制电压施加端子36的施加电压设定成上述的值，也能够使输入阻抗校正用FET 2、放大器旁路用FET 4和输出阻抗校正用FET 3为ON状态，信号放大用FET 1的栅阻抗和漏阻抗为与ON状态下的它们的值相同的值。
其结果是，无论信号放大用FET 1是ON状态，还是OFF状态，在附加输入阻抗匹配电路29和输出阻抗匹配电路30的状态的高频信号输入端子32和高频信号输出端子33的VSWR都维持良好的值。
这里，输入阻抗校正用FET 2的栅宽度Wgt，电阻器7的电阻值以及第1隔直流用电容器6和第1旁路电容器11的电容值被最佳化为，使得增益可变时(得到最小增益时)的高频信号输入端子32的VSWR与不进行增益可变的状态(得到最大增益时)相比较并不变坏的值。另外，输出阻抗校正用FET 3的栅宽度Wgt，电阻器13的电阻值以及第2隔直流用电容器12和旁路电容器17的电容值被最佳化为，使得增益可变时的高频信号输出端子33的VSWR与不进行增益可变的状态相比较并不变坏的值。
图2(A)和图2(B)分别示出了本发明实施形态的放大器高频信号输入端子32和高频信号输出端子33的VSWR的实验例，下面对该图进行说明。
图2(A)示出了高频信号输入端子32的VSWR的实验例，图2(B)示出了高频信号输出端子33的VSWR的实验例，无论哪个图都示出了增益可变时和不进行增益可变时(增益不可变时)各自的VSWR的实验例。另外，在图2(A)中，X11表示不进行增益可变时高频信号输入端子32的VSWR的测定值为1.60的点，Y11表示进行增益可变时高频信号输入端子32的VSWR的测定值为1.08的点。另外，在图2(B)中，X12表示不进行增益可变时高频信号输出端子33的VSWR的测定值为1.78的点，Y12表示进行增益可变时高频信号输出端子33的VSWR的测定值为1.27的点。
无论哪种情形，增益可变时和增益不可变时的VSWR虽有些许差异，但与现有技术相比(参照图6)，可以确认有很大的改善。
另外，在上述的构成例中，放大器旁路用FET 4、输入阻抗校正用FET 2、输出阻抗校正用FET 3三者皆是一个FET，当然也可以根据各自的需要制成多个串联连接的结构。
在本实施方式中，能够得到既实现在增益可变时低功耗，又无论有无增益可变，输入输出端的VSWD良好的增益可变型放大器。在该增益可变型放大器的电路结构中，在不进行增益可变时(得到最大增益时)，借助于对电源电压施加端子34施加使信号放大用FET 1工作的电压，并且对第2控制电压施加端子37施加使偏置SW用FET 5成为ON状态的偏置电压，另一方面，在使放大器旁路用FET 4、输入阻抗校正用FET 2和输出阻抗校正用FET 3的夹断电压为Vp时，通过对第1控制电压施加端子36施加-Vp以上的偏置电压，使信号放大用FET 1处于进行放大工作的状态，而放大器旁路用FET 4、输入阻抗校正用FET 2和输出阻抗校正用FET 3处于OFF的状态。于是，向高频信号输入端子32施加的高频信号可以在放大器旁路用FET 4、输入阻抗校正用FET 2和输出阻抗校正用FET 3中不衰减地被信号放大用FET 1在最大增益下放大，从高频信号输出端子33输出。
另一方面，在增益可变时，即得到最小增益时，借助于对第2控制电压施加端子37施加使偏置SW用FET 5成为OFF状态的偏置电压，而对第1控制电压施加端子36施加-Vp以下的偏置电压，使信号放大用FET 1处于OFF状态，而放大器旁路用FET 4、输入阻抗校正用FET 2和输出阻抗校正用FET 3处于ON状态。于是，向高频信号输入端子32输入的高频输入信号经放大器旁路用FET 4向高频信号输出端子33旁通，同时信号放大用FET 1的输入侧的输入阻抗的变动被以输入阻抗校正用FET 2为中心的电路部分校正，并且信号放大用FET 1的输出侧的输出阻抗的变动被以输出阻抗校正用FET 3为中心的电路部分校正。因此，与不进行增益可变的状态，即仅信号放大用FET 1工作，得到最大增益的情形相比较，增益可变时的放大器的输入输出端子的VSWR的变动减小，并且增益可变时可变为低功耗。
但是，该增益可变型放大器存在如下所述的问题。
首先，即使在使信号放大用FET 1为OFF状态，向高频信号(加“信号”)输入端子32施加的高频信号经放大器旁路用FET 4向高频信号输出端子33旁通的工作状态，由于信号放大用FET 1与以放大器旁路用FET 4为中心的旁路电路并联配置，所以向高频信号输入端子32施加的高频信号实际上也施加至信号放大用FET 1的第1栅端子(G1)，该信号电平随着向高频信号输入端子32施加的高频信号的电平的提高而升高。
这里，在信号放大用FET 1的第1栅端子(G1)与源之间，可以看成等效二极管连接。因此，如上所述，当由于高频信号输入而第1栅端子(G1)的电位上升时，源电位同样也上升。另外，由于信号放大用FET 1的第2栅端子(G2)经源电感器20与信号放大用FET 1的源连接，作为其结果，该第2栅端子(G2)的电位也与源电位一同上升。
但是，对信号放大用FET 1的漏预先由电源电压施加端子34经扼流圈电感器28施加了使该信号放大用FET 1工作的偏置，例如在对高频信号输入端子32施加强电场的高频信号输入信号时，则如上所述，信号放大用FET 1的源端子、第2栅端子(G2)的电位因之上升，其结果是，信号放大用FET 1的漏端子、源端子和第2栅端子(G2)各自的电位近于相同的电位(0V)，因此，产生了本来应该处于非导通状态的信号放大用FET 1的漏-源之间成了导通状态的不良情况。因此，对高频信号输入端子32施加的强电场的高频信号在经输入阻抗匹配电路29、隔直流用电容器23、放大器旁路用FET 4和隔直流用电容器27输出至高频信号输出端子33的同时，实际上也如上所述，造成经成为了导通状态的信号放大用FET 1的漏-源间、源电感器20和源电容器22向地泄漏的结果。这样一来，应该输出至高频信号输出端子33的高频信号被衰减，因而存在对图1所示的增益可变型放大器输入强电场的高频信号时，线性特性显著地受到破坏的问题。
图3示出了表示图1所示的增益可变型放大器在增益可变时的增益对输入功率的变化的状况的特性图，根据该图可以确认，在高频信号的输入电平提高时，作为放大器的线性特性变得极坏。
下面参照图4和图5说明本发明的另一实施方式。
还有，下面将说明的构件、配置等不是对本发明的限定，可在本发明的宗旨的范围内进行种种改变。
本发明另一实施方式的增益可变型放大器，具有可以借助于信号放大用FET(场效应晶体管)101对输入的高频信号进行放大，并且可以借助于偏置SW用FET 102选择增益可变的有无的结构。然后，又在信号放大用FET 101的第1栅端子(G1)与漏端子之间配置了由第3隔直流用电容器(旁路用FET源侧隔直流用电容器)113、放大器旁路用FET 103和第4隔直流用电容器(旁路用FET漏侧隔直流用电容器)114构成的作为放大器旁路装置的旁路电路201。
下面对电路连接进行具体说明，首先，对于信号放大用FET 101，例如MESFET(金属半导体场效应晶体管)是合适的，在本发明实施方式中使用了n沟道耗尽型的具有所谓双栅的FET。
该信号放大用FET 101的第1栅端子(G1)经电阻器121与地连接，并且经第1隔直流用电容器111和输入阻抗匹配电路134与高频信号输入端子141连接。
另外，信号放大用FET 101的源端子经源电感器131与偏置SW用FET 102的漏端子和源电容器115的一端连接，源电容器115的另一端与地连接。然后，偏置SW用FET 102的源端子与信号放大用FET101的第2栅端子(G2)相互连接，并且在该相互连接点与地之间并联连接了第2电阻器(自偏置电阻器)122和旁路电容器116。
另外，信号放大用FET 101的漏端子经扼流圈电感器132与电源电压施加端子143连接，并且经输出阻抗匹配电路135和第2隔直流用电容器112与高频信号输出端子142连接。
另一方面，放大器旁路用FET 103例如可以用n沟道耗尽型FET，其源端子经第3隔直流用电容器113同上述的第1隔直流用电容器111与输入阻抗匹配电路134的连接点连接，另一方面，其漏端子经第4隔直流用电容器114与信号放大用FET 101的漏端子连接。另外，放大器旁路用FET 103的栅端子经第5电阻器125与地连接，而其源端子经第4电阻器124，其漏端子经第6电阻器126一起与第1控制电压施加端子145连接。
下面对上述结构的工作进行说明。
首先，设施加至第1控制电压施加端子145的控制电压为VCONT145，设放大器旁路用FET 103的夹断电压为Vp。
开始，在不进行增益可变时(得到最大增益时)，对电源电压施加端子143施加使信号放大用FET 101工作的电源电压，对第2控制电压施加端子144施加使偏置SW用FET 105为ON(导通状态)的偏置电压，并且对第1控制电压施加端子145施加VCONT 145≥-Vp的电压。
其结果是，信号放大用FET 101处于工作状态，而放大器旁路用FET 103处于OFF状态(非导通状态)。
于是，由于放大器旁路用FET 103的栅宽度Wgt，第3和第4隔直流用电容器113、114各自的电容值在不进行该增益可变的状态下对抑制这些元件的高频输入信号和高频输出信号的衰减是最佳值，所以从高频信号输入端子141经输入阻抗匹配电路134输入的高频信号，在放大器旁路用FET 103中不衰减，经第1隔直流用电容器111输入信号放大用FET 101的第1栅端子(G1)，被放大、从漏端子输出的高频信号不被放大器旁路用FET 103衰减，经输出阻抗匹配电路135和第2隔直流用电容器112输出至高频信号输出端子142，可以与通常的放大器同样地进行工作，得到最大增益。
另一方面，在进行增益可变时(得到最小增益时)，对第2控制电压施加端子144施加使偏置SW用FET 102为OFF状态的偏置电压，并且对第1控制电压施加端子145施加VCONT 145≤-Vp的电压。
其结果是，信号放大用FET 101处于OFF状态，而放大器旁路用FET 103处于ON状态(导通状态)。这时，由于信号放大用FET 101为OFF状态，所以高频输入信号不通过信号放大用FET 101，而通过由第3隔直流用电容器113、放大器旁路用FET 103和第4隔直流用电容器114构成的旁路电路201。
这里，增益可变时的增益虽然由用第3隔直流用电容器113、放大器旁路用FET 103和第4隔直流用电容器114构成的旁路电路201的通过损失决定，但通过使放大器旁路用FET 103的栅宽度Wgt、第3和第4隔直流用电容器113、114的电容值最佳化，能够将增益可变时的增益和增益衰减量设定成任意的所希望的值。
例如，在图1所示的电路中，如已说明过的那样，当增益可变时的高频输入信号的电平提高时，随之而来的是信号放大用FET 1的源端子、第2栅端子(G2)的电位上升，其结果是，信号放大用FET 1的漏端子、源端子和第2栅端子(G2)各自的电位近于相同的电位(0V)，因此，本来应该处于非导通状态的信号放大用FET 1的漏-源之间成了导通状态，通过以放大器旁路用FET 4为中心构成的旁路电路的高频信号会经信号放大用FET 1的漏-源间泄漏到地。由于该高频信号的泄漏，本来应该向高频信号输出端子33输出的高频信号被衰减，作为其结果，当在增益可变时有强电场的高频信号输入时，放大器的线性特性受到破坏。
与此相对照，在本发明另一实施方式的增益可变型放大器中，如已说明过的那样，由于将信号放大用FET 101的第2栅端子(G2)同偏置SW用FET 102的源端子与第2电阻器(自偏置电阻器)122的连接点连接，所以在增益可变时即使提高高频输入信号的电平，信号放大用FET 101的源端子的电压因之升高，信号放大用FET 101的第2栅端子(G2)的电位也能够维持在大致0V，能够使该第2栅端子(G2)的电压总是保持得低于源端子的电位。即，在增益可变时，由于能够将信号放大用FET 101的第2栅端子(G2)设定得总是在夹断状态，所以即使从高频信号输入端子141输入强电场的高频信号，也能够使信号放大用FET 101的漏-源间总是保持非导通状态。其结果是，从高频信号输入端子141输入的强电场的高频信号通过旁路电路201后，没有经信号放大用FET 101的漏-源间泄漏到地，换言之，不受由信号放大用FET 101引起的衰减地向高频信号输出端子142输出，因此，作为其结果，本发明实施方式的增益可变型放大器在输入强电场的高频信号时也能够得到良好的线性特性。
在图5中示出了表示本发明的另一实施方式的增益可变型放大器在增益可变时的增益对输入功率的变化的特性曲线，与在图1中已示出的电路的相同的特性曲线(参照图3)相比较，例如在图1所示电路的情形下，增益压缩1dB时的输入功率(以下称这时的输入功率为“1dB增益压缩时输入功率”)约为-2.9dBm，与此相对照，在本发明的另一实施方式的增益可变型放大器的情形下，1dB增益压缩时输入功率约为+14.1dBm，与图1所示的电路相比较可以确认，1dB增益压缩时输入功率改善了17dB左右。
另外，在上述的构成例中，放大器旁路用FET 103是1级结构，当然也可以根据需要制成多级串联连接的结构。
如上所述，按照本发明，借助于仅在增益可变时，即得到最小增益时使构成输入阻抗校正装置的输入阻抗校正用场效应晶体管、构成输出阻抗校正装置的输出阻抗校正用场效应晶体管和构成放大器旁路装置的放大器旁路用场效应晶体管处于工作状态的结构，使信号放大用场效应晶体管处于不工作状态，并且与不进行增益可变的状态，即信号放大用场效应晶体管工作，得到最大增益的状态相比，可以减小增益可变时的高频输入端子和高频输出端子的VSWR的变动，因此，即使在增益可变时也具有不损害与增益可变型放大器的前级、后级连接的滤波器等的特性的效果。
另外，按照本发明，由于可以任意设定增益可变时的增益和增益衰减量的大小，所以具有可以容易地得到有着所希望的增益和增益衰减量的放大器的效果。另外，还具有增益可变时能够低功耗化的效果。
另外，按照本发明，由于制成了在增益可变时，即在得到最小增益的情况下输入强电场的高频信号时应该处于不工作状态的信号放大用的晶体管可以不因强电场的高频信号而成为工作状态的结构，所以可以得到良好的输入输出功率特性，因此，具有在应用于无线通信装置时能够不使信号接收性能变坏地根据输入的信号电平进行增益可变的效果。

Claims (5)

1.一种增益可变型放大器，具有利用信号放大用场效应晶体管进行高频信号的放大的结构，其特征在于：
具备：
输入阻抗校正装置，在上述信号放大用场效应晶体管的输入侧，用于在增益可变时进行输入阻抗的校正；
输出阻抗校正装置，在上述信号放大用场效应晶体管的输出侧，用于在增益可变时进行输出阻抗的校正；以及
放大器旁路装置，在增益可变时把上述信号放大用场效应晶体管旁路，使高频输入信号通过而至输出侧。
2.一种增益可变型放大器，具有利用信号放大用场效应晶体管进行高频信号的放大的结构，其特征在于：
上述信号放大用场效应晶体管是双栅型的，其第1栅端子经放大用FET输入侧隔直流用电容器和输入阻抗匹配电路与高频信号输入端子连接，另一方面，其漏端子经输出阻抗匹配电路和放大用FET输出侧隔直流用电容器与高频信号输出端子连接，
放大器旁路用场效应晶体管的源端子经旁路用FET源侧隔直流用电容器同上述输入侧电容器与上述输入阻抗匹配电路的连接点连接，另一方面，该放大器旁路用场效应晶体管的漏端子经旁路用FET漏侧隔直流用电容器同上述信号放大用场效应晶体管的漏端子与上述输出阻抗匹配电路的连接点连接，
输入阻抗校正用场效应晶体管的漏端子经第1校正用FET侧隔直流用电容器和第1校正用FET侧电阻器同上述输入阻抗匹配电路与放大用FET输入侧隔直流用电容器的连接点连接，另一方面，该输入阻抗校正用场效应晶体管的源端子经第1校正用FET侧旁路电容器与地连接，
输出阻抗校正用场效应晶体管的漏端子经第2校正用FET侧隔直流用电容器和第2校正用FET侧电阻器同上述信号放大用场效应晶体管的漏端子与上述输出阻抗匹配电路的连接点连接，另一方面，该输出阻抗校正用场效应晶体管的源端子经第2校正用FET侧旁路电容器与地连接，
上述放大器旁路用场效应晶体管、上述输入阻抗校正用场效应晶体管和上述输出阻抗校正用场效应晶体管各自的栅端子经各个电阻器与地连接，
上述放大器旁路用场效应晶体管、上述输入阻抗校正用场效应晶体管和上述输出阻抗校正用场效应晶体管的漏端子和源端子经各电阻器与第1控制电压施加端子连接，
上述信号放大用场效应晶体管的源端子经电感器与第2栅端子和偏置SW用场效应晶体管的漏端子连接，同时该源端子经电容器与地连接，
上述偏置SW用场效应晶体管的源端子经自偏置电阻器与地连接，另一方面，其栅端子经栅偏置电阻器与第2控制电压施加端子连接。
3.如权利要求2所述的增益可变型放大器，其特征在于：
放大器旁路用场效应晶体管、输入阻抗校正用场效应晶体管和输出阻抗校正用场效应晶体管的某一种串联连接了多个场效应晶体管。
4.一种增益可变型放大器，具有利用信号放大用场效应晶体管进行高频信号的放大的结构，其特征在于：
以放大器旁路用场效应晶体管为中心构成的放大器旁路装置，与上述信号放大用场效应晶体管相并联地设置，
另一方面，控制该晶体管的工作的偏置SW用场效应晶体管连接到上述信号放大用场效应晶体管的源端子侧，
上述信号放大用场效应晶体管的第2栅端子同上述偏置SW用场效应晶体管的源端子与自偏置电阻器的连接点连接。
5.一种增益可变型放大器，具有利用信号放大用场效应晶体管进行高频信号的放大的结构，其特征在于：
上述信号放大用场效应晶体管是双栅型的，其第1栅端子经第1隔直流用电容器和输入阻抗匹配电路与高频信号输入端子连接，另一方面，其漏端子经输出阻抗匹配电路和第2隔直流用电容器与高频信号输出端子连接，
放大器旁路用场效应晶体管的源端子经第3隔直流用电容器同上述第1隔直流用电容器与上述输入阻抗匹配电路的连接点连接，另一方面，该放大器旁路用场效应晶体管的漏端子经第4隔直流用电容器同上述信号放大用场效应晶体管的漏端子与上述输出阻抗匹配电路的连接点连接，
上述信号放大用场效应晶体管和上述放大器旁路用场效应晶体管各自的栅端子经各电阻器与地连接，
上述信号放大用场效应晶体管的源端子经电感器与偏置SW用场效应晶体管的漏端子连接，同时该漏端子经电容器与地连接，
上述信号放大用场效应晶体管的第2栅端子与上述偏置SW用场效应晶体管的源端子相互连接，并且在该连接点与地之间分别连接了自偏置电阻器和旁路电容器。
上述偏置SW用场效应晶体管的栅端子经栅偏置电阻器与第2控制电压施加端子连接。
上述放大器旁路用场效应晶体管的漏端子和源端子经各自电阻器与第1控制电压施加端子连接。
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