DE19733173A1

DE19733173A1 - Mikrowellenleistungsverstärker

Info

Publication number: DE19733173A1
Application number: DE19733173A
Authority: DE
Inventors: Teruyuki Shimura; Takeshi Miura; Tadashi Takagi
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1996-11-01
Filing date: 1997-07-31
Publication date: 1998-05-14
Anticipated expiration: 2017-08-01
Also published as: KR19980041703A; KR100316373B1; US5889434A; JPH10135750A; DE19733173C2

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Mikrowellenleistungsverstärker, der bipolare Transistoren als Verstärkerelemente verwendet, und insbesondere auf ei nen Mikrowellenleistungsverstärker mit hervorragenden Ver zerrungseigenschaften.

Ein Mikrowellenverstärker mit hoher Ausgangsleistung, wie er in einem digitalen mobilen Telefon oder dergleichen verwendet wird, benötigt zur Vermeidung von Interferenzer scheinungen benachbarter Kanäle kleine Verzerrungseigen schaften. Zur Verbesserung der Verzerrungseigenschaften bzw. Verzerrungscharakteristika sollte eine Phasenrotation bzw. -drehung und eine Kompression des Verstärkungsfaktors der Eingangs-/ Ausgangs-Signale eines für den Leistungsver stärker verwendeten Transistors vermieden werden.

In einem herkömmlichen Mikrowellenleistungsverstärker mit großer Leistung wird zum Kompensieren der Phasenrota tion und der Kompression des Verstärkungsfaktors, die durch die Eigenschaften eines für ein Verstärkerelement verwende ten Transistors hervorgerufen werden, eine Diode, ein FET (Feldeffekttransistor) oder ein Bipolartransistor in der vorhergehenden Stufe des Transistors eingefügt.

Zusätzlich wird üblicherweise in einem Zweistufenver stärker mit hoher Ausgangsleistung und hohem Wirkungsgrad, bei dem hervorragende Verzerrungseigenschaften gefordert sind, ein Element der ersten Stufe für einen linearen Be reich eingesetzt, d. h. einen Bereich mit einer geringen Verzerrung, genauer gesagt mit einer geringeren Kompression des Verstärkungsfaktors und einer geringeren Phasenrota tion, während ein Element der zweiten Stufe die Ausgangs leistung und den leistungsbezogenen Wirkungsgrad in einem Bereich verbessert, bei dem die Standardverzerrung erfüllt ist. Damit beim herkömmlichen Mikrowellenleistungsverstär ker das Element der ersten Stufe einen vergrößerten linea ren Bereich und das Element der zweiten Stufe die Standard verzerrung erfüllt, werden die Ausmaße der entsprechenden Elemente vergrößert.

Im herkömmlichen Mikrowellenleistungsverstärker wird zur Kompensation der Phasenrotation und der Kompression des Verstärkungsfaktors ein weiteres Element in die vorherge hende Stufe des Transistors eingefügt, so daß die Anzahl der Teile ansteigt, wodurch sich die Kosten erhöhen.

Im herkömmlichen Mikrowellenleistungsverstärker werden die Ausmaße der Elemente zur Herstellung eines Zweistufen verstärkers mit hoher Ausgangsleistung, der hervorragende Verzerrungseigenschaften benötigt, derart vergrößert, daß die gesamte Schaltung hinsichtlich ihrer Ausmaße größer wird, wodurch die Kosten ansteigen und eine wirkungsvolle Realisierung sehr schwierig wird.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde eine Mikrowellenleistungsverstärker zu schaffen, in dem die Ver zerrungseigenschaften verbessert sind ohne dabei die Anzahl der Teile zu erhöhen.

Ferner liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde einen Zweistufenverstärker mit hoher Ausgangsleistung und hohem Wirkungsgrad zu schaffen, der hervorragende Verzerrungsei genschaften aufweist und eine Vergrößerung der Ausmaße der Elemente verhindert.

Gemäß einem ersten Teilaspekt der vorliegenden Erfin dung werden in einem Mikrowellenleistungsverstärker mit ei nem n-Stufenaufbau (n ist eine ganze Zahl von zumindest zwei), der als Verstärkungselemente Bipolartransistoren verwendet, wobei geerdete Elektroden und ein Vorspannungs-An legeverfahren verwendet werden, die Vorspannungswerte in den Bipolartransistoren der jeweiligen Stufen derart einge stellt, daß Phasendrehungen der Ausgangsleistung der Bipo lartransistoren der m Stufen (m ist eine ganze Zahl von 1 ≦ m ≦ n-1) aus den n Stufen durch Phasendrehung der Ausgangs leistung von zumindest einem der anderen Bipolartransisto ren der (n-m) Stufen ausgelöscht werden. Daher kann die ge samte Phasenrotation des Leistungsverstärkers unterdrückt werden, wodurch ein Mikrowellenleistungsverstärker mit her vorragenden Verzerrungseigenschaften entsteht.

Gemäß einem zweiten Teilaspekt der vorliegenden Erfin dung werden in einem Mikrowellenleistungsverstärker mit ei nem n-Stufenaufbau (n ist eine ganze Zahl von zumindest zwei), der Bipolartransistoren als Verstärkungselemente verwendet, wobei geerdete Elektroden und ein Vorspannungs-An legeverfahren verwendet werden, die Vorspannungswerte in den Bipolartransistoren der jeweiligen Stufen derart einge stellt, daß die Verstärkungsänderungen der Bipolartransi storen der m Stufen (m ist eine ganze Zahl von 1 ≦ m ≦ n-1) aus den n Stufen in Bezug auf die Eingangsleistung durch Verstärkungsänderung von zumindest einem der weiteren Bipo lartransistoren der (n-m) Stufen ausgelöscht wird. Daher kann die Gesamtverstärkung des Leistungsverstärkers flach bzw. gedämpft in einem Bereich beibehalten werden, bei dem die Eingangsleistung höher ist, wodurch sich ein Mikrowel lenleistungsverstärker mit hervorragenden Ver zerrungseigenschaften ergibt.

Gemäß einem dritten Teilaspekt der vorliegenden Erfin dung weisen im Mikrowellenleistungsverstärker gemäß dem er sten Teilaspekt alle Bipolartransistoren der jeweiligen Stufen einen geerdeten Emitter und eine geerdete Basis auf; und die Bipolartransistoren der m Stufen (m ist eine ganze Zahl von 1 ≦ m ≦ n-1) aus den n Stufen werden im Basis strom-Konstantmodus und die anderen Bipolartransistoren der (n-m) Stufen werden im Basisspannungs-Konstantmodus betrie ben. Daher kann die gesamte Phasenrotation des Leistungs verstärkers unterdrückt werden, wodurch sich ein Mikrowel lenleistungsverstärker mit hervorragenden Ver zerrungseigenschaften ergibt.

Gemäß einem vierten Teilaspekt der vorliegenden Erfin dung werden im Mikrowellenleistungsverstärker gemäß dem dritten Teilaspekt die Basis-Emitterspannungen der Bipolar transistoren, die im Basisspannungs-Konstantmodus betrieben werden, auf eine derartige Spannung eingestellt, daß die Bipolartransistoren im AB-Betrieb in der Nähe des B-Betriebs bis C-Betriebs arbeiten; und die Basisströme der Bipolartransistoren, die im Basisstrom-Konstantmodus be trieben werden, werden derart eingestellt, daß die Kollek torströme einen derartigen Wert aufweisen, daß die Bipolar transistoren im A-Betrieb und AB-Betrieb im Kleinsignalbe reich arbeiten. Daher kann die gesamte Phasenrotation des Leistungsverstärkers unterdrückt werden, während die gesam te Verstärkung des Leistungsverstärkers glatt bzw. un gedämpft in einem Bereich beibehalten wird, in dem die Ein gangsleistung höher ist, weshalb sich ein Mikrowellenlei stungsverstärker mit außerordentlich hervorragenden Verzer rungseigenschaften ergibt.

Gemäß einem fünften Teilaspekt der vorliegenden Erfin dung werden im Mikrowellenleistungsverstärker gemäß dem dritten Teilaspekt die Basisströme der Bipolartransistoren, die im Basisstrom-Kostantmodus arbeiten, auf einen derarti gen Wert eingestellt, daß die Kollektorströme einen derar tigen Wert annehmen, daß die Bipolartransistoren im AB-Betrieb in der Nähe des B-Betriebs im Kleinsignalbereich arbeiten; wobei die Basis-Emitterspannungen der Bipolar transistoren, die im Basisspannungs-Konstantmodus betrieben werden, auf eine derartigen Spannung eingestellt werden, daß die Bipolartransistoren im A-Betrieb und AB-Betrieb ar beiten. Daher kann die gesamte Phasenrotation des Lei stungsverstärkers unterdrückt werden, und die Ge samtverstärkung des Leistungsverstärkers in einem Bereich flach gehalten werden, bei dem die Eingangsleistung größer ist, wodurch sich ein Mikrowellenleistungsverstärker mit außerordentlich exzellenten Verzerrungseigenschaften er gibt.

Gemäß einem sechsten Teilaspekt der vorliegenden Er findung werden im Mikrowellenleistungsverstärker gemäß dem zweiten Teilaspekt alle Bipolartransistoren der jeweiligen Stufen im Basisspannungs-Konstantmodus betrieben; und die Basis-Emitterspannungen der Bipolartransistoren der m Stu fen (m ist eine ganze Zahl von 1 ≦ m ≦ n-1) aus den n Stu fen werden auf eine derartige Spannung eingestellt, daß die Bipolartransistoren im AB-Betrieb in der Nähe des B-Betriebs bis C-Betriebs arbeiten, während die Basis-Emitterspannungen der weiteren Bipolartransistoren der (n-m) Stufen auf eine derartige Spannung eingestellt werden, daß die weiteren Bipolartransistoren entweder in A-Betrieb oder in AB-Betrieb arbeiten. Daher kann die gesamte Ver stärkung des Leistungsverstärkers in einem Bereich glatt bzw. flach gehalten werden, bei dem die Eingangsleistung größer ist, wodurch sich ein Mikrowellenleistungsverstärker mit hervorragenden Verzerrungseigenschaften ergibt.

Gemäß einem siebten Teilaspekt der vorliegenden Erfin dung werden im Mikrowellenleistungsverstärker gemäß dem zweiten Teilaspekt alle Bipolartransistoren der jeweiligen Stufen im Basisstrom-Konstantmodus betrieben und die Ba sisströme der Bipolartransistoren der m Stufen (m ist eine ganze Zahl von 1 ≦ m ≦ n-1) aus den n Stufen werden derart eingestellt, daß die Kollektorströme einen derartigen Wert annehmen, daß die Bipolartransistoren im AB-Betrieb in der Nähe des B-Betriebs in einem Kleinsignalbereich arbeiten, während die Basisströme der weiteren Bipolartransistoren der (n-m) Stufen derart eingestellt werden, daß die Kollek torströme einen derartigen Wert annehmen, daß die weiteren Bipolartransistoren entweder in A-Betrieb oder in AB-Betrieb im Kleinsignalbereich arbeiten. Daher kann die ge samte Verstärkung des Leistungsverstärkers in einem Be reich, in dem die Eingangsleistung größer ist, flach gehal ten werden, wodurch sich ein Mikrowellenleistungsverstärker mit hervorragenden Verzerrungseigenschaften ergibt.

Gemäß einem achten Teilaspekt der vorliegenden Erfin dung werden im Mikrowellenleistungsverstärker gemäß dem er sten Teilaspekt alle Bipolartransistoren der jeweiligen Stufen in einem Basisspannungs- oder Basisstrom-Konstantmo dus betrieben; wobei die Bipolartransistoren der m Stufen (m ist eine ganze Zahl von 1 ≦ m ≦ n-1) aus den n Stufen die geerdete Basis und die weiteren Bipolartransistoren der (n-m) Stufen den geerdeten Emitter aufweisen. Daher kann die gesamte Phasenrotation des Leistungsverstärkers unter drückt werden, wodurch sich ein Mikrowellenleistungsver stärker mit hervorragenden Verzerrungseigenschaften ergibt.

Gemäß einem neunten Teilaspekt der vorliegenden Erfin dung werden im Mikrowellenleistungsverstärker gemäß dem achten Teilaspekt alle Bipolartransistoren der jeweiligen Stufen im Basisspannungs-Konstantmodus betrieben; und die Basis-Emitterspannungen der Bipolartransistoren der m Stu fen (m ist eine ganze Zahl von 1 ≦ m ≦ n-1) aus den n Stu fen werden auf eine derartige Spannung eingestellt, daß die Bipolartransistoren im AB-Betrieb in der Nähe des B-Betriebs bis C-Betriebs arbeiten, während die Basis-Emitter spannungen der weiteren Bipolartransistoren der (n-m) Stufen auf eine derartige Spannung eingestellt werden, daß die weiteren Bipolartransistoren in einem A-Betrieb oder AB-Betrieb arbeiten. Daher kann die gesamte Phasenro tation des Leistungsverstärkers unterdrückt werden und die gesamte Verstärkung des Leistungsverstärkers in einem Be reich flach gehalten werden, in dem die Eingangsleistung größer ist, wodurch sich ein Mikrowellenleistungsverstärker mit außerordentlich hervorragenden Verzerrungseigenschaften ergibt.

Gemäß einem zehnten Teilaspekt der vorliegenden Erfin dung werden im Mikrowellenleistungsverstärker gemäß dem achten Teilaspekt alle Bipolartransistoren der jeweiligen Stufen im Basisstrom-Konstantmodus betrieben; wobei die Ba sisströme der Bipolartransistoren der m Stufen (m ist eine ganze Zahl 1 ≦ m ≦ n-1) aus den n Stufen auf derartige Wer te eingestellt werden, daß die Kollektorströme einen derar tigen Wert annehmen, daß die Bipolartransistoren im AB-Betrieb in der Nähe des B-Betriebs im Kleinsignalbereich arbeiten, während die Basisströme der weiteren Bipolartran sistoren der (n-m) Stufen auf derartige Werte eingestellt werden, daß die Kollektorströme derartige Werte annehmen, daß die weiteren Bipolartransistoren im A-Betrieb oder AB-Betrieb im Kleinsignalbereich arbeiten. Daher kann die ge samte Phasenrotation des Leistungsverstärkers unterdrückt und die gesamte Verstärkung des Leistungsverstärkers in ei nem Bereich flach gehalten werden, in dem die Eingangslei stung größer ist, wodurch sich ein Mikrowellenleistungs halbleiter mit außerordentlich hervorragenden Verzer rungseigenschaften ergibt.

Gemäß einem elften Teilaspekt der vorliegenden Erfin dung werden im Mikrowellenleistungsverstärker gemäß dem zweiten Teilaspekt die Bipolartransistoren der m Stufen (m ist eine ganze Zahl von 1 ≦ m ≦ n-1) aus den n Stufen im Basisspannungs-Konstantmodus und die weiteren Bipolartran sistoren der (n-m) Stufen im Basisstrom-Konstantmodus be trieben; die Basis-Emitterspannungen der Bipolartransisto ren, die im Basisspannungs-Konstantmodus betrieben werden, werden auf eine derartige Spannung eingestellt, daß die Bi polartransistoren im AB-Betrieb in der Nähe des B-Betriebs bis C-Betriebs arbeiten; und die Basisströme der Bipolar transistoren, die im Basisstrom-Konstantmodus betrieben werden, werden auf derartige Werte eingestellt, daß die Kollektorströme derartige Werte annehmen, daß die Bipolar transistoren im A-Betrieb oder AB-Betrieb im Kleinsignalbe reich arbeiten. Daher kann die Gesamtverstärkung des Lei stungsverstärkers in einem Bereich, in dem die Eingangslei stung größer ist, flach gehalten werden, wodurch sich ein Mikrowellenleistungsverstärker mit hervorragenden Verzer rungseigenschaften ergibt.

Gemäß einem zwölften Teilaspekt der vorliegenden Er findung werden im Mikrowellenleistungsverstärker gemäß dem zweiten Teilaspekt die Bipolartransistoren der m Stufen (m ist eine ganze Zahl von 1 ≦ m ≦ n-1) aus den n Stufen im Basisspannungs-Konstantmodus und die weiteren Bipolartran sistoren der (n-m) Stufen im Basisstrom-Konstantmodus be trieben; die Basisströme der Bipolartransistoren, die im Basisstrom-Konstantmodus betrieben werden, werden derart eingestellt, daß die Kollektorströme einen Wert annehmen, bei dem die Bipolartransistoren im AB-Betrieb in der Nähe des B-Betriebs im Kleinsignalbereich arbeiten; und die Ba sis-Emitterspannungen der Bipolartransistoren, die im Ba sisspannungs-Konstantmodus betrieben werden, werden auf ei ne derartige Spannung eingestellt, daß die Bipolartransi storen im A-Betrieb oder AB-Betrieb arbeiten. Dadurch kann die Gesamtverstärkung des Leistungsverstärkers in einem Be reich, in dem die Eingangsleistung größer ist, konstant ge halten werden, wodurch sich ein Mikrowellenleistungsver stärker mit hervorragenden Verzerrungseigenschaften ergibt.

Gemäß einem dreizehnten Teilaspekt der vorliegenden Erfindung werden im Mikrowellenleistungsverstärker gemäß dem zweiten Teilaspekt die Bipolartransistoren der m Stufen (m ist eine ganze Zahl von 1 ≦ m ≦ n-1) aus den n Stufen im Basisspannungs-Konstantmodus und die weiteren Bipolartran sistoren der (n-m) Stufen im Basisstrom-Konstantmodus be trieben; die Basis-Emitterspannungen der Bipolartransisto ren der k Stufen (k ist eine ganze Zahl von 1 ≦ k ≦ m) aus den m Stufen werden auf eine derartige Spannung einge stellt, daß die Bipolartransistoren im AB-Betrieb in der Nähe des B-Betriebs bis C-Betriebs arbeiten; und die Bipo lartransistoren der (n-m) Stufen und zumindest einer der weiteren Bipolartransistoren der (m-k) Stufen aus den m Stufen werden auf eine derartige Vorspannung eingestellt, daß die Bipolartransistoren im A-Betrieb oder AB-Betrieb arbeiten. Daher kann die Gesamtverstärkung des Leistungs verstärkers in einem Bereich, in dem die Eingangsleistung größer ist, flach gehalten werden, wodurch sich ein Mikro wellenleistungsverstärker mit Mehrfach-Stufenaufbau von drei oder mehreren Stufen ergibt, der hervorragende Verzer rungseigenschaften aufweist.

Gemäß einem vierzehnten Teilaspekt der vorliegenden Erfindung werden im Mikrowellenleistungsverstärker gemäß dem zweiten Teilaspekt die Bipolartransistoren der m Stufen (m ist eine ganze Zahl von 1 ≦ m ≦ n-1) aus den n Stufen im Basisstrom-Konstantmodus und die weiteren Bipolartransisto ren der (n-m) Stufen im Basisspannungs-Konstantmodus be trieben; die Basisströme der Bipolartransistoren der k Stu fen (k ist eine ganze Zahl von 1 ≦ k ≦ m) aus den m Stufen werden derart eingestellt, daß die Kollektorströme einen Wert annehmen bei dem die Bipolartransistoren im AB-Betrieb in der Nähe des B-Betriebs im Kleinsignalbereich arbeiten; und die Bipolartransistoren der (n-m) Stufen und zumindest einer der weiteren Bipolartransistoren der (m-k) Stufen aus den m Stufen werden auf eine derartige Vorspannung einge stellt, daß sie die Bipolartransistoren im A-Betrieb oder AB-Betrieb arbeiten. Daher kann die gesamte Verstärkung des Leistungsverstärkers in einem Bereich, in dem die Eingangs leistung größer ist, glatt gehalten werden, wodurch sich ein Mikrowellenleistungsverstärker mit einem Mehrfach-Stufen aufbau von drei oder mehreren Stufen ergibt, der her vorragende Verzerrungseigenschaften aufweist.

Gemäß einem fünfzehnten Teilaspekt der vorliegenden Erfindung werden im Mikrowellenleistungsverstärker gemäß dem zweiten Teilaspekt alle Bipolartransistoren der jewei ligen Stufen im Basisspannungs-Konstantmodus betrieben; die Bipolartransistoren der m Stufen (m ist eine ganze Zahl von 1 ≦ m ≦ n-1) aus den n Stufen weisen geerdete Emitter und die weiteren Bipolartransistoren der (n-m) Stufen weisen eine geerdete Basis auf; die Basis-Emitterspannungen der Bipolartransistoren der k Stufen (k ist eine ganze Zahl von 1 ≦ k ≦ m) aus den m Stufen werden auf eine derartige Span nung eingestellt, daß die Bipolartransistoren im AB-Betrieb in der Nähe des B-Betriebs bis C-Betriebs arbeiten; und die Bipolartransistoren der (n-m) Stufen und zumindest einer der weiteren Bipolartransistoren der (m-k) Stufen aus den m Stufen werden auf eine derartige Vorspannung eingestellt, daß die Bipolartransistoren im A-Betrieb oder AB-Betrieb arbeiten. Daher kann die gesamte Verstärkung des Leistungs verstärkers in einem Bereich, in dem die Eingangsleistung größer ist, flach gehalten werden, wodurch sich ein Mikro wellenleistungsverstärker mit einem Mehrfach-Stufenaufbau von drei oder mehreren Stufen ergibt, der hervorragende Verzerrungseigenschaften aufweist.

Gemäß einem sechzehnten Teilaspekt der vorliegenden Erfindung arbeiten im Mikrowellenleistungsverstärker gemäß dem zweiten Teilaspekt alle Bipolartransistoren der jewei ligen Stufen im Basisstrom-Konstantmodus; die Bipolartran sistoren der m Stufen (m ist eine ganze Zahl von 1 ≦ m ≦ n-1) aus den n Stufen weisen einen geerdeten Emitter und die weiteren Bipolartransistoren der (n-m) Stufen weisen eine geerdete Basis auf; die Basisströme der Bipolartransistoren der k Stufen (k ist eine ganze Zahl von 1 ≦ k ≦ m) aus den m Stufen werden derart eingestellt, daß die Kollektorströme einen derartigen Wert annehmen, bei dem die Bipolartransi storen im AB-Betrieb in der Nähe des B-Betriebs im Kleinsi gnalbereich arbeiten; und die Bipolartransistoren der (n-m) Stufen und zumindest einer der weiteren Bipolartransistoren der (m-k) Stufen aus den m Stufen werden auf eine derartige Vorspannung eingestellt, daß die Bipolartransistoren im A-Betrieb oder AB-Betrieb im Kleinsignalbereich arbeiten. Da her kann die Gesamtverstärkung des Leistungsverstärkers in einem Bereich, in dem die Eingangsleistung größer ist, flach gehalten werden, wodurch sich ein Mikrowellenlei stungsverstärker mit einem Mehrfach-Stufenaufbau von drei oder mehreren Stufen ergibt, der hervorragende Verzer rungseigenschaften aufweist.

Gemäß einem siebzehnten Teilaspekt der vorliegenden Erfindung wird im Mikrowellenleistungsverstärker gemäß dem ersten Teilaspekt, der als Mikrowellenleistungsverstärker mit einem Zweistufenaufbau dient, der Bipolartransistor der ersten Stufe im Basisstrom-Konstantmodus betrieben; und der Bipolartransistor der zweiten Stufe im Basisspannungs-Konstant modus betrieben. Daher kann auf einfache Weise ein Zweistufenverstärker mit hoher Ausgangsleistung und hohem Wirkungsgrad aufgebaut werden, der hervorragende Verzer rungseigenschaften fordert, wobei die Ausmaße der Verstär kerelemente nicht vergrößert werden.

Gemäß einem achtzehnten Teilaspekt der vorliegenden Erfindung wird im Mikrowellenleistungsverstärker gemäß dem ersten Teilaspekt, der als Mikrowellenleistungsverstärker mit einem n-Stufenaufbau (n ist eine ganze Zahl von minde stens drei) dient, der Bipolartransistor der ersten Stufe im Basisstrom-Konstantmodus betrieben; und der Bipolar transistor der letzten Stufe im Basisspannungs-Konstantmodus betrieben. Dadurch kann auf einfache Weise ein Mehrfach-Stufenverstärker mit hoher Leistung und hohem Wirkungsgrad aufgebaut werden, der hervorragende Verzer rungseigenschaften benötigt, ohne dabei die Ausmaße bzw. Größe der Verstärkerelemente zu vergrößern.

Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungs beispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher be schrieben.

Es zeigen:

Fig. 1 ein Schaltbild, das einen Mikrowellenlei stungsverstärker gemäß einem ersten erfindungsgemäßen Aus führungsbeispiel darstellt,

Fig. 2 eine Darstellung, die eine Beziehung zwi schen der Eingangsleistung und der Phase des Mikrowellen leistungsverstärkers gemäß dem ersten erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel darstellt,

Fig. 3 eine graphische Darstellung, die eine Ver stärkungskompression darstellt, wenn ein Bipolartransistor in zwei Vorspannungsmodi betrieben wird, d. h. einem I_B-Kon stantmodus und einem V_B-Konstantmodus,

Fig. 4 eine graphische Darstellung, die die Phasen darstellt, wenn ein Bipolartransistor bei zwei Vorspan nungsmodi betrieben wird, d. h. einem I_B-Konstantmodus und einem V_B-Konstantmodus,

Fig. 5 eine graphische Darstellung, die einen Lei stungsbezogenen Wirkungsgrad (PAE, Power Added Efficiency) darstellt, wenn ein Bipolartransistor in zwei Vorspannungs modi betrieben wird, d. h. einem I_B-Konstantmodus und einem V_B-Konstantmodus,

Fig. 6 eine Darstellung, die eine Beziehung zwi schen der Eingangsleistung und dem Verstärkungsfaktor des Mikrowellenleistungsverstärkers gemäß einem zweiten erfin dungsgemäßen Ausführungsbeispiel darstellt, und

Fig. 7 ein Schaltbild, das einen Mikrowellenlei stungsverstärker gemäß einem vierten erfindungsgemäßen Aus führungsbeispiel darstellt.

Ausführungsbeispiel 1

Die Fig. 1 zeigt ein Schaltbild, das einen Mikrowel lenleistungsverstärker gemäß einem ersten erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel darstellt. In der Figur bezeichnet das Bezugszeichen 1 einen Bipolartransistor einer ersten Stufe zwischen einem Eingangsanschluß und einer Zwischenstufen Anpassungsschaltung (nachfolgend als erster Bipolartransi stor bezeichnet). Das Bezugszeichen 2 bezeichnet einen Bi polartransistor der zweiten Stufe zwischen einem Ausgangs anschluß und einer Zwischenstufen-Angleichschaltung (nachfolgend als zweiter Bipolartransistor bezeichnet). Das Bezugszeichen 3 bezeichnet einen HF-Eingangsanschluß. Das Bezugszeichen 4 bezeichnet eine Eingangs-Anpassungsschal tung des ersten Bipolartransistors 1, der die Eingangsimpe danz festlegt. Das Bezugszeichen 5 bezeichnet eine Konstant stromquelle, das Bezugszeichen 6 bezeichnet einen Ver sorgungsspannungsanschluß, das Bezugszeichen 7 bezeichnet eine Zwischenstufen-Anpassungsschaltung und das Bezugszei chen 8 bezeichnet eine Konstantspannungsquelle. Das Bezugs zeichen 9 bezeichnet eine Ausgangs-Anpassungsschaltung des zweiten Bipolartransistors 2, die die Ausgangsimpedanz festlegt. Das Bezugszeichen 10 bezeichnet einen HF-Aus gangsanschluß.

Die Fig. 2 zeigt eine Darstellung zur Beschreibung der Wirkungen des Mikrowellenleistungsverstärkers gemäß dem ersten erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel. In der Figur bezeichnet das Bezugszeichen 11 eine Phasenrotation der Ausgangsleistung des ersten Bipolartransistors 1 in Bezug auf die Eingangsleistung (P_in), das Bezugszeichen 12 be zeichnet eine Phasenrotation der Ausgangsleistung des zwei ten Bipolartransistors 2 in Bezug auf die Eingangsleistung (P_in) und das Bezugszeichen 13 bezeichnet eine gesamte Pha senrotation der Ausgangsleistung des Leistungsverstärkers in Bezug auf die Eingangsleistung (P_in).

Nachfolgend wird die Arbeitsweise beschrieben. Im Mikrowellenleistungsverstärker gemäß dem ersten erfindungs gemäßen Ausführungsbeispiel wird der erste Bipolartransi stor 1 in einem Basisstrom-(I_B)-Konstantmodus und der zwei te Bipolartransistor 2 in einem Basisspannungs-(V_B)-Konstant modus betrieben. Wenn ein Bipolartransistor im I_B-Konstantmodus betrieben wird, rotiert bzw. dreht sich durch geeignetes Einstellen der Eingangs- und Ausgangsimpedanz, insbesondere der Eingangsimpedanz, seine Phase in einer po sitiven Richtung in einem weiten Impedanzbereich. Genauer gesagt rotiert durch geeignetes Einstellen der Eingangs- und Ausgangsimpedanz die Phase des ersten Bipolartransi stors 1 in einer positiven Richtung, wenn die Eingangslei stung (P_in) ansteigt.

Wenn während dessen der Bipolartransistor im V_B-Kon stantmodus betrieben wird, rotiert durch geeignetes Ein stellen der Eingangs- und der Ausgangsimpedanz, insbeson dere der Eingangsimpedanz, seine Phase in einer negativen Richtung in einem weiten Impedanzbereich. Genauer gesagt rotiert durch geeignetes Einstellen der Eingangs- und Aus gangsimpedanz die Phase des zweiten Bipolartransistors 2 in einer negativen Richtung, wenn die Eingangsleistung (P_in) ansteigt.

Wie in Fig. 2 dargestellt rotiert demzufolge die Pha se 11 des ersten Bipolartransistors 1 in einer positiven Richtung und die Phase 12 des zweiten Bipolartransistors 2 in einer negativen Richtung derart, daß beide Phasen sich gegenseitig auslöschen, wodurch sich die Gesamtphase 13 des Leistungsverstärkers ergibt, d. h. der Zustand, in dem die Phase der Ausgangsleistung (P_out) der zweiten Stufe in Be zug auf die Phase der Eingangsleistung (P_in) der ersten Stufe in keinster Weise rotiert bzw. verdreht ist.

Wie vorstehend beschrieben wurde besitzen im Mikrowel lenleistungsverstärker gemäß dem ersten Ausführungsbei spiel, d. h. im Mikrowellenleistungsverstärker, mit einem Zweistufenaufbau, der als Verstärkungselemente Bipolartran sistoren verwendet, sowohl der erste als auch der zweite Bipolartransistor einen geerdeten Emitter, wobei der erste Bipolartransistor 1 im I_B-Konstantmodus betrieben wird und der zweiten Bipolartransistor im V_B-Konstantmodus betrieben wird. Daher wird die in der ersten Stufe erzeugte Phasenro tation durch die in der zweiten Stufe erzeugte Phasenrota tion ausgelöscht, weshalb die gesamte Phasenrotation des Leistungsverstärkers unterdrückt werden kann und sich ein Mikrowellenleistungsverstärker mit hervorragenden Verzer rungseigenschaften ergibt.

Obwohl im ersten erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel der erste Bipolartransistor im I_B-Konstantmodus und der zweite Bipolartransistor im V_B-Konstantmodus betrieben wird, kann darüber hinaus der erste Bipolartransistor im V_B-Konstantmodus und der zweite Bipolartransistor im I_B-Konstantmodus betrieben werden. Auch in diesem Fall wird die in der ersten Stufe erzeugte Phasenrotation durch die in der zweiten Stufe erzeugte Phasenrotation ausgelöscht, weshalb die Verzerrungseigenschaften des Leistungsverstär kers verbessert werden. Wenn ein Zweistufen-Verstärker mit hoher Leistung und hohem Wirkungsgrad aufgebaut wird, der hervorragende Verzerrungseigenschaften benötigt, ist es vorteilhafter eine Aufbau zu verwenden, bei dem der erste Bipolartransistor im I_B-Konstantmodus und der zweite Bipo lartransistor im V_B-Konstantmodus betrieben wird.

Nachfolgend erfolgt die Beschreibung der weiteren Wir kungen, wenn der erste Bipolartransistor im I_B-Konstantmodus und der zweite Bipolartransistor im V_B-Konstantmodus betrieben wird.

Die Fig. 3 zeigt eine graphische Darstellung, die ei ne Verstärkungskompression darstellt, wenn ein Bipolartran sistor in zwei Vorspannungsmodi betrieben wird, d. h. einem I_B-Konstantmodus und einem V_B-Konstantmodus. In der Figur zeigt die Abszisse die Ausgangsleistung (P_out). Schwarze Punkte stellen die Verstärkungskompression im I_B-Konstant modus-Betrieb dar, während weiße Punkte die Verstärkungs kompression im V_B-Konstantmodus-Betrieb darstellen. Die Fig. 4 zeigt eine graphische Darstellung der Phasenrotation, wenn ein Bipolartransistor in zwei Vorspannungsmodi betrie ben wird, d. h. einem I_B-Konstantmodus und einem V_B-Kon stantmodus. In dieser Figur zeigt die Abszisse in gleicher Weise wie in Fig. 3 die Ausgangsleistung (P_out). Schwarze Punkte stellen die Phasenrotation im I_B-Konstantmodus-Be trieb dar, während weiße Punkte die Phasenrotation im V_B-Konstantmodus-Betrieb darstellen.

Die in den Fig. 3 und 4 dargestellten Daten werden jeweils durch Betreiben einer identischen Vorrichtung (Emittergröße: 4 × 40 µm² × 40 Stück) in zwei Vorspannungs modi, d. h. einem I_B-Konstantmodus und einem V_B-Konstantmodus, jeweils gemessen. Bei diesen Messungen be trägt der Kollektorvorspannungsstrom 480 mA und die Kollek torspannung (V_CE) 3,4 V.

Wie sich aus Fig. 3 ergibt, wird die Verstärkungskom pression im I_B-Konstantmodus-Betrieb unterdrückt, wenn die Ausgangsleistung (P_out) 29 dBm ist oder darunter liegt. Üb licherweise wird in einem Zweistufenverstärker mit hoher Leistung und hohem Wirkungsgrad, der hervorragende Verzer rungseigenschaften benötigt, ein Element der ersten Stufe für einen linearen Bereich verwendet, d. h. einen Bereich mit geringer Verzerrung, genauer gesagt einer geringeren Verstärkungskompression und einer geringeren Phasenrotati on, während ein Element der zweiten Stufe die Ausgangslei stung und den leistungsbezogenen Wirkungsgrad (power added efficiency) in einem weiten Bereich verbessert, in dem die Standardverzerrung erfüllt ist.

Wie sich aus der Fig. 4 ergibt erfolgt in den beiden Vorspannungsmodi kaum eine Phasenrotation, wenn die Aus gangsleistung (P_out) 29 dBm ist oder darunter liegt.

Daher sollte im Bipolartransistor verwendenden Zwei stufenverstärker das Element der ersten Stufe in einem I_B-Konstantmodus betrieben werden.

Die Fig. 5 zeigt eine graphische Darstellung, die den leistungsbezogenen Wirkungsgrad (power added efficiency, PAE) darstellt, wenn ein Bipolartransistor in zwei Vorspan nungsmodi betrieben wird, d. h. einem I_B-Konstantmodus und einem V_B-Konstantmodus. In der Figur bezeichnet die Ab szisse die Ausgangsleistung (P_out), während die Ordinate den leistungsbezogenen Wirkungsgrad darstellt. Schwarze Punkte stellen den leistungsbezogenen Wirkungsgrad im I_B-Konstantmodus-Betrieb und bei einem Vorspannungs-Kollektor strom I_C von 480 mA dar, während weiße Punkte den lei stungsbezogenen Wirkungsgrad im V_B-Konstantmodus-Betrieb und dem Vorspannungs-Kollektorstrom IC von 480 mA darstel len. Weiße Quadrate stellen den leistungsbezogenen Wir kungsgrad unter V_B-Konstantmodus-Operation und dem Vorspan nungs-Kollektorstrom I_C von 300 mA dar. Der Aufbau der ge messenen Vorrichtung und der Kollektorspannung (V_CE) ist der gleiche wie in den Fig. 3 und 4.

Wenn der Wert der Verzerrung standardisiert wird (der Standardwert beträgt ACP (benachbarte Kanalleistung, ad jacent channel power) ≦ -48 dBc), wie sie durch die gestri chelten Linien in Fig. 5 dargestellt ist, beträgt im Falle des Vorspannungsstroms I_C = 480 mA der PAE in den I_B- und V_B-Konstantmodi 51%. Für den Fall, daß der Vorspan nungsstrom I_C = 300 mA beträgt, verringert sich die Aus gangsleistung kaum, während sich der PAE im V_B-Konstantmodus auf 53% erhöht. Ferner ist in allen Ausgangs pegeln der PAE im V_B-Konstantmodus größer als der PAE im I_B-Konstantmodus. Daher sollte das Element der zweiten Stu fe, für die der Wirkungsgrad von Bedeutung ist, besser im V_B-Konstantmodus als im I_B-Konstantmodus betrieben werden.

Wie vorstehend beschrieben wurde, wird im Mikrowellen leistungsverstärker gemäß dem ersten erfindungsgemäßen Aus führungsbeispiel der erste Bipolartransistor im I_B-Kon stantmodus betrieben, während der zweite Bipolartransistor im V_B-Konstantmodus betrieben wird. Daher erhält man den weiteren Vorteil, daß der Zweistufenverstärker mit hoher Leistung und großem Wirkungsgrad, der hervorragende Verzö gerungseigenschaften benötigt, auf einfache Weise aufgebaut werden kann, ohne dabei die Größe bzw. Ausmaße der Verstär kungselemente zu vergrößern.

Ausführungsbeispiel 2

Nachfolgend wird ein Mikrowellenleistungsverstärker gemäß einem zweiten erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel beschrieben. Der Mikrowellenleistungsverstärker gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel besitzt Bipolartransistoren mit einem Zweistufenaufbau. Im ersten Bipolartransistor, der im V_B-Konstantmodus betrieben wird, wird die Basis-Emitter spannung (V_B) so gering gehalten, daß der erste Bipolar transistor in irgendeinem AB-Betrieb in der Nähe des B-Be triebs bis C-Betriebs arbeitet (any of class-AB close to class-B operation to class-C operation). Im zweiten Bipo lartransistor, der im V_B-Konstantmodus betrieben wird, wird V_BE derart auf eine normale Vorspannung eingestellt, daß der zweite Bipolartransistor im A-Betrieb oder AB-Betrieb arbeitet. Der spezielle Schaltungsaufbau wird durch Aus wechseln der Konstantstromquelle 5 des Mikrowellenlei stungsverstärkers gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 durch eine Konstantspannungsquelle realisiert.

Nachfolgend wird die Arbeitsweise beschrieben. Die Fig. 6 zeigt eine Darstellung, die die Wirkungen des Mikro wellenleistungsverstärkers gemäß dem zweiten erfindungsge mäßen Ausführungsbeispiel erklärt. In der Figur bezeichnet das Bezugszeichen 21 eine Verstärkungsänderung des ersten Bipolartransistors 1 in Bezug auf die Eingangsleistung (P_in), das Bezugszeichen 22 bezeichnet eine Verstärkungsän derung des zweiten Bipolartransistors 2 in Bezug auf die Eingangsleistung (P_in) und das Bezugszeichen 23 bezeichnet die gesamte Verstärkungsänderung des Leistungsverstärkers in Bezug auf die Eingangsleistung (P_in).

Ein AlGaAs/GaAs HBT (heterojunction bipolar transi stor) wird als Beispiel für den Bipolartransistor verwen det. Zur Beibehaltung einer Linearität der Verstärkung wird der AlGaAs/GaAs HBT mit einer Basis-Emitterspannung (V_BE) von ca. 1,35 V betrieben. Im zweiten erfindungsgemäßen Aus führungsbeispiel wird V_BE des HBT 1 der ersten Stufe weiter verringert, beispielsweise auf ca. 1,25 V wenn der HBT der ersten Stufe mit der vorstehend beschriebenen geringeren Spannung V_BE betrieben wird, steigt die Verstärkung des HBT 1 mit einem Anstieg der Eingangsleistung (P_in) wie in Fig. 6 durch die gekrümmte Linie 21 dargestellt ist, an. Wenn der HBT 2 der zweiten Stufe mit der Spannung V_BE von ca. 1,35 V betrieben wird besitzt die Verstärkung des HBT 2 ei ne Linearität in einem Bereich, in dem P_in gering ist, wäh rend sie, wie in Fig. 6 durch eine gebogene Linie 22 dar gestellt ist, abnimmt, wenn P_in ansteigt.

Demzufolge kann, wie in Fig. 6 dargestellt ist, durch geeignete Auswahl von V_BE des ersten und zweiten Bi polartransistors die Gesamtverstärkung des Leistungsver stärkers in einem Bereich, in dem P_in größer ist, flach bzw. glatt gehalten werden.

Wie vorstehend beschrieben wurde werden im Mikrowel lenleistungsverstärker gemäß dem zweiten Ausführungsbei spiel, d. h. im Mikrowellenleistungsverstärker mit einem Bi polartransistoren verwendenden Zweistufenaufbau, sowohl der erste als auch der zweite Bipolartransistor in einem Ba sisspannungs-Konstantmodus betrieben, wobei die Basis-Emitterspannung des ersten Bipolartransistors auf eine der artige Spannung eingestellt wird, daß der erste Bipolar transistor in irgendeinem AB-Betrieb in der Nähe des B-Betriebs bis C-Betriebs arbeitet, während die Basis-Emitter spannung des zweiten Bipolartransistors auf eine derartige Spannung eingestellt wird, daß der zweite Bipo lartransistor in einem A-Betrieb oder AB-Betrieb arbeitet. Daher werden Verstärkungsänderungen in der ersten und zwei ten Stufe in Bezug auf die Eingangsleistung gegeneinander ausgeglichen, weshalb die Gesamtverstärkung des Leistungs verstärkers in einem Bereich, in dem die Eingangsleistung größer ist, flach bzw. glatt gehalten werden kann, wodurch sich ein Mikrowellenleistungsverstärker mit hervorragenden Verzerrungseigenschaften ergibt.

Obwohl im zweiten erfindungsgemäßen Ausführungsbei spiel der erste Bipolartransistor mit der geringeren Span nung V_BE von ca. 1,25 V betrieben wird, während der zweite Bipolartransistor mit der normalen Spannung V_BE von ca. 1,35 V betrieben wird, kann der erste Bipolartransistor mit der normalen Spannung V_BE von ca. 1,35 V und der zweite Bi polartransistor mit der geringeren Spannung V_BE von ca. 1,25 V betrieben werden. Auch in diesem Fall erhält man die gleichen Wirkungen wie im zweiten Ausführungsbeispiel.

Ferner werden im zweiten erfindungsgemäßen Ausfüh rungsbeispiel sowohl der erste als auch der zweite Bipolar transistor in einem Basisspannungs-Konstantmodus betrieben. Sowohl der erste als auch der zweite Bipolartransistor kön nen jedoch auch im Basisstrom-Konstantmodus betrieben wer den, wobei der Basisstrom eines Bipolartransistors derart eingestellt werden kann, daß der Kollektorstrom des Bipo lartransistors einen derartigen Wert annimmt, daß der Bipo lartransistor im AB-Betrieb in der Nähe des B-Betriebs in einem Kleinsignalbereich arbeitet, während der Basisstrom des anderen Bipolartransistors derart eingestellt werden kann, daß der Kollektorstrom des anderen Bipolartransistors einen derartigen Wert annimmt, daß der andere Bipolartran sistor im A-Betrieb oder AB-Betrieb in einem Kleinsignalbe reich arbeitet. Beispielsweise wird der Fall betrachtet, bei dem ein AIGaAs/GaAs HBT als Bipolartransistor verwendet wird. Der Basisstrom I_B des ersten Bipolartransistors wird derart eingestellt, daß sein Kollektorstrom I_B ca. das 0 bis 1/10-fache des Sättigungsstroms (I_CS) annimmt. Zu die sem Zeitpunkt wird der Sättigungsstrom (I_CS) als Emitter fläche (cm^-2) × 10⁵ A/cm² definiert. Der Basisstrom I_B des zweiten Bipolartransistors wird auf einen derartigen Wert eingestellt, daß der zweite Bipolartransistor im A-Betrieb oder AB-Betrieb arbeitet. Da der erste Bipolartransistor derart eingestellt wird, daß sein Kollektorstrom I_B den 0 bis 1/10-fachen Sättigungsstrom (I_CS) annimmt, wird er im AB-Betrieb in der Nähe des B-Betriebs betrieben, wobei die Verstärkung mit einem Anwachsen der Eingangsleistung (P_in) ansteigt. Da der zweite Bipolartransistor im A-Betrieb oder AB-Betrieb betrieben wird, besitzt die Verstärkung in einem Bereich eine Linearität, in dem P_in gering ist, wobei sie sich verringert, wenn P_in ansteigt. Daher werden in ähnli cher Weise wie beim Mikrowellenleistungsverstärker gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel Verstärkungsänderungen in der ersten und zweiten Stufe in Bezug auf die Eingangslei stung gegeneinander ausgeglichen, wodurch die Gesamtver stärkung des Leistungsverstärkers in einem Bereich, in dem P_in größer ist, flach bzw. glatt gehalten wird, wodurch sich ein Mikrowellenleistungsverstärker mit hervorragenden Verzerrungseigenschaften ergibt.

Ausführungsbeispiel 3

Nachfolgend wird ein Mikrowellenleistungsverstärker gemäß einem dritten erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel beschrieben. Der Mikrowellenleistungsverstärker gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel besitzt Bipolartransistoren mit einem Zweistufenaufbau. Der erste Bipolartransistor wird in einem I_B-Konstantmodus und der zweite Bipolartransistor in einem V_B-Konstantmodus betrieben. Im ersten Bipolartransi stor, der im I_B-Konstantmodus betrieben wird, wird der Ba sisstrom derart eingestellt, daß der Kollektorstrom des Bi polartransistors einen derartigen Wert annimmt, daß der Bi polartransistor im AB-Betrieb in der Nähe des B-Betriebs in einem Kleinsignalbereich arbeitet. Im zweiten Bipolartran sistor, der im V_B-Konstantmodus arbeitet, wird V_BE auf ei nen derartigen normalen Vorspannungswert eingestellt, daß der zweite Bipolartransistor im A-Betrieb oder AB-Betrieb arbeitet. Der spezifische Schaltungsaufbau ist der gleiche wie der Aufbau des Mikrowellenleistungsverstärkers gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel nach Fig. 1. Betrachtet man beispielsweise den Fall, bei dem AlGaAs/GaAs HBT als Bipo lartransistoren verwendet werden, so wird der zweite Bipo lartransistor in einem V_BE = 1,35 V-Kostantmodus betrie ben, während I_B des ersten Bipolartransistors derart einge stellt wird, daß er I_C = 0 bis 1/10-fache des Sätti gungsstroms (I_CS) aufweist.

Wie vorstehend beschrieben wurde wird im Mikrowellen leistungsverstärker gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel der erste Bipolartransistor im I_B-Konstantmodus und der zweite Bipolartransistor im V_B-Konstantmodus betrieben. Da her wird die in der ersten Stufe erzeugte Phasenrotation durch die in der zweiten Stufe erzeugte Phasenrotation aus gelöscht, weshalb eine gesamte Phasenrotation bzw. Phasen drehung des Leistungsverstärkers unterdrückt werden kann. Ferner wird der Basisstrom des ersten Bipolartransistors, der im I_B-Konstantmodus betrieben wird, derart eingestellt, daß der Kollektorstrom des Bipolartransistors einen derar tigen Wert annimmt, daß der Bipolartransistor im A-Betrieb in der Nähe des B-Betriebs in einem Kleinsignalbereich ar beitet, während V_BE des zweiten Bipolartransistors, der im V_B-Konstantmodus arbeitet, auf einen derartigen normalen Vorspannungswert eingestellt wird, daß der zweite Bipolar transistor im A-Betrieb oder AB-Betrieb arbeitet. Demzufol ge werden Verstärkungsänderungen in der ersten und zweiten Stufe in Bezug auf die Eingangsleistung gegeneinander aus geglichen bzw. kompensiert, weshalb die Gesamtverstärkung des Leistungsverstärkers in einem Bereich, in dem die Ein gangsleistung größer ist, flach bzw. glatt gehalten werden kann. Folglich kann im Mikrowellenleistungsverstärker gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel die Wirkung gemäß Fig. 2 entsprechend dem ersten Ausführungsbeispiel und die Wirkung gemäß Fig. 6 entsprechend dem zweiten Ausführungsbeispiel gleichzeitig realisiert werden, wodurch man einen Mikrowel lenleistungsverstärker mit außerordentlich geringer Verzer rung erhält.

Obwohl im dritten erfindungsgemäßen Ausführungsbei spiel der Wert von I_C des ersten Bipolartransistors in ei nem I_B-Konstantmodus verringert wurde und die normale Vor spannung dem im V_B-Konstantmodus arbeitenden zweiten Bipo lartransistor zugeführt wird, kann die normale Vorspannung auch dem ersten Bipolartransistor im V_B-Konstantmodus zuge führt werden, während I_C des zweiten Bipolartransistors im I_B-Konstantmodus verkleinert werden kann. Auch für diesen Fall erhält man die gleichen Wirkungen wie im dritten Aus führungsbeispiel.

Ferner wird im dritten erfindungsgemäßen Ausführungs beispiel der im I_B-Konstantmodus betriebene Bipolartransi stor im AB-Betrieb in der Nähe vom B-Betrieb betrieben. Der Basisstrom des im I_B-Konstantmodus betriebenen Bipolartran sistors kann jedoch auch auf eine normale Vorspannung ein gestellt werden, d. h. einen derartigen Wert, daß der Bipo lartransistor im A-Betrieb oder AB-Betrieb im Kleinsignal bereich arbeitet, während die Basisspannung des Bipolar transistors, der im V_B-Konstantmodus betrieben wird, auf einen derartigen Spannungswert eingestellt wird, daß der Bipolartransistor in irgendeinem AB-Betrieb in der Nähe des B-Betriebs bis C-Betriebs arbeitet. Auch in diesem Fall kann die Wirkung gemäß Fig. 2 entsprechend dem ersten Aus führungsbeispiel und die Wirkung gemäß Fig. 6 entsprechend dem zweiten Ausführungsbeispiel gleichzeitig realisiert werden wodurch sich ein Mikrowellenleistungsverstärker mit einer außerordentlich geringen Verzerrung ergibt.

Ausführungsbeispiel 4

Die Fig. 7 zeigt ein Schaltbild, das einen Mikrowel lenleistungsverstärker gemäß einem vierten erfindungsgemä ßen Ausführungsbeispiel darstellt. In der Figur bezeichnen gleiche Bezugszeichen wie in Fig. 1 gleiche oder entspre chende Teile. Im Mikrowellenleistungsverstärker gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel werden sowohl der erste als auch der zweite Bipolartransistor im V_B-Konstantmodus be trieben, während der erste Bipolartransistor 1 eine geer dete Basis und der zweite Bipolartransistor 2 einen ge erdeten Emitter aufweist.

In den ersten bis dritten erfindungsgemäßen Ausfüh rungsbeispielen besitzen sowohl der erste als auch der zweite Bipolartransistor einen geerdeten Emitter. Im vier ten Ausführungsbeispiel besitzt jedoch der erste Bipolar transistor eine geerdete Basis, während der zweite Bipolar transistor 2 einen geerdeten Emitter aufweist. Für den Fall eines AlGaAs/GaAs-HBTs beträgt beispielsweise die Spannung V_BE des ersten Bipolartransistors -1,35 V und V_BE des zwei ten Bipolartransistors 1,35 V.

Wenn der Bipolartransistor mit der geerdeten Basis im V_B-Konstantmodus betrieben wird, kann eine Phasenrotation bzw. Phasendrehung in einer positiven Richtung in einem weiten Bereich der Eingangsimpedanz in ähnlicher Weise durchgeführt werden, als wenn der Bipolartransistor mit dem geerdeten Emitter im I_B-Konstantmodus betrieben wird. Dem zufolge besitzt der Mikrowellenleistungsverstärker gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel die gleichen Wirkungen wie der Mikrowellenleistungsverstärker gemäß dem ersten Ausfüh rungsbeispiel, indem sowohl der erste als auch der zweite Bipolartransistor einen geerdeten Emitter aufweist, wobei der erste Bipolartransistor im I_B-Konstantmodus und der zweite Bipolartransistor im V_B-Konstantmodus betrieben wird.

Wie vorstehend beschrieben wurde, werden im Mikrowel lenleistungsverstärker gemäß dem vierten Ausführungsbei spiel, d. h. im Mikrowellenleistungsverstärker mit einem Zweistufenaufbau, der als Verstärkungselemente Bipolar transistoren verwendet, sowohl der erste als auch der zwei te Bipolartransistor im Basisspannungs-Konstantmodus be trieben, wobei der erste Bipolartransistor 1 eine geerdete Basis und der zweite Bipolartransistor 2 einen geerdeten Emitter aufweist. Daher wird die in der ersten Stufe er zeugte Phasendrehung durch die in der zweiten Stufe er zeugte Phasendrehung ausgelöscht, weshalb eine gesamte Pha sendrehung des Leistungsverstärkers unterdrückt werden kann, wodurch man einen Mikrowellenleistungsverstärker mit hervorragender Verzerrungscharakteristik erhält.

Obwohl im vierten Ausführungsbeispiel der erste Bipo lartransistor 1 eine geerdete Basis und der zweite Bipolar transistor 2 einen geerdeten Emitter aufweist, kann auch der erste Bipolartransistor 1 einen geerdeten Emitter und der zweite Bipolartransistor 2 eine geerdete Basis aufwei sen. Auch in diesem Fall erhält man die gleichen Wirkungen wie im vierten Ausführungsbeispiel.

Ferner werden im vierten erfindungsgemäßen Ausfüh rungsbeispiel sowohl der erste als auch der zweite Bipolar transistor im V_B-Konstantmodus betrieben. Sowohl der erste als auch der zweite Bipolartransistor können jedoch auch im I_B-Konstantmodus betrieben werden. In diesem Aufbau wird der Bipolartransistor mit der geerdeten Basis im I_B-Konstantmodus betrieben. Wenn der Bipolartransistor mit der geerdeten Basis im I_B-Konstantmodus betrieben wird, kann die Phasendrehung in einer negativen Richtung in einem wei ten Bereich der Eingangsimpedanz auf ähnliche Weise durch geführt werden, als wenn der Bipolartransistor mit dem ge erdeten Emitter im V_B-Konstantmodus betrieben wird. Daher wird auch bei diesem Aufbau die in der ersten Stufe erzeug te Phasendrehung durch die in der zweiten Stufe erzeugte Phasendrehung ausgelöscht, weshalb die gesamte Phasendre hung des Leistungsverstärkers unterdrückt werden kann, wo durch sich ein Mikrowellenleistungsverstärker mit hervorra genden Verzerrungseigenschaften ergibt.

Ausführungsbeispiel 5

Nachfolgend wird ein Mikrowellenleistungsverstärker gemäß einem fünften erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel beschrieben. Im Mikrowellenleistungsverstärker gemäß dem fünften Ausführungsbeispiel, welcher grundsätzlich iden tisch zum Mikrowellenleistungsverstärker gemäß Fig. 7 ent sprechend dem vierten Ausführungsbeispiel ist, wird der ab solute Wert der Spannung V_BE des ersten Bipolartransistors 1 mit der geerdeten Basis, das heißt der Minuswert, verrin gert, wobei die Spannung des ersten Bipolartransistors 1 auf einen derartigen Wert eingestellt wird, daß der Bipo lartransistor in irgendeinem AB-Betrieb in der Nähe des B-Betriebs bis C-Betriebs arbeitet, während die Spannung V_BE des zweiten Bipolartransistors 2 mit dem geerdeten Emitter auf eine derartige normale Vorspannung eingestellt wird, daß der Bipolartransistor im A-Betrieb oder AB-Betrieb ar beitet. Insbesondere unter Verwendung eines AlGaAs/GaAs-HBTs beträgt V_BE des ersten Bipolartransistors -1,25 V (konstant), während V_BE des zweiten Bipolartransistors den Wert -1,35 V (konstant) besitzt.

Unter Verwendung des vorstehend beschriebenen Aufbaus kann neben dem im vierten Ausführungsbeispiel erhaltenen Effekt der im zweiten Ausführungsbeispiel erhaltene Effekt erzeugt werden, d. h. der Effekt, wonach Verstär kungsänderungen in der ersten und zweiten Stufe in bezug auf die Eingangsleistung gegeneinander ausgeglichen bzw. kompensiert werden, so daß die Gesamtverstärkung des Lei stungsverstärkers in einem Bereich, in dem die Eingangslei stung größer ist, flach bzw. glatt gehalten werden kann. Dadurch wird ein Mikrowellenleistungsverstärker mit hervor ragenden Verzerrungseigenschaften realisiert.

Obwohl im fünften Ausführungsbeispiel der absolute Wert von V_BE des ersten Bipolartransistors 1 verringert wurde, kann zusätzlich V_BE des zweiten Bipolartransistors 2 verringert werden. Obwohl im fünften Ausführungsbeispiel der erste Bipolartransistor 1 die geerdete Basis und der zweite Bipolartransistor 2 den geerdeten Emitter aufweist, kann der erste Bipolartransistor 1 den geerdeten Emitter und der zweite Bipolartransistor 2 die geerdete Basis be sitzen.

Ferner werden werden im fünften erfindungsgemäßen Aus führungsbeispiel sowohl der erste als auch der zweite Bipo lartransistor im Basisspannungs-Konstantmodus betrieben, während der absolute Wert von V_BE eines Bipolartransistors verringert wird. Sowohl der erste als auch der zweite Bipo lartransistor kann jedoch auch im Basisstrom-Konstantmodus betrieben werden, wobei der Basisstrom eines Bipolartransis tors derart eingestellt werden kann, daß der Kollektor strom des Bipolartransistors einen derartigen Wert annimmt, daß der Bipolartransistor im AB-Betrieb in der Nähe des B-Betriebs im Kleinsignalbereich arbeitet, während der Ba sisstrom des anderen Bipolartransistors auf einen derarti gen Wert eingestellt werden kann, daß der Kollektorstrom des anderen Bipolartransistors einen derartigen Wert an nimmt, daß der andere Bipolartransistor im A-Betrieb oder AB-Betrieb im Kleinsignalbereich arbeitet. Man erhält auch für diesen Fall die gleichen Effekte bzw. Wirkungen wie im fünften Ausführungsbeispiel.

Ferner werden im fünften erfindungsgemäßen Ausfüh rungsbeispiel sowohl der erste als auch der zweite Bipolar transistor im Basisspannungs-Konstantmodus betrieben. Es können jedoch auch ein Bipolartransistor im Basisspannungs-Konstant modus und der andere Bipolartransistor im Basiss trom-Konstantmodus betrieben werden. In diesem Fall wird V_BE des Bipolartransistors, der im Basisspannungs-Konstant modus betrieben wird, auf eine derartige Spannung eingestellt, daß der Bipolartransistor im AB-Betrieb in der Nähe des B-Betriebs bis C-Betriebs arbeitet, während der Bipolartransistor, der im Basisstrom-Konstantmodus betrie ben wird, auf eine derartige normale Vorspannung einge stellt wird, daß der Bipolartransistor im A-Betrieb oder AB-Betrieb im Kleinsignalbereich arbeitet. Alternativ wird der Basisstrom des Bipolartransistors, der im Basisstrom-Konstant modus betrieben wird, derart eingestellt, daß der Kollektorstrom des Bipolartransistors einen derartigen Wert annimmt, daß der Bipolartransistor im AB-Betrieb in der Nä he des B-Betriebs im Kleinsignalbereich arbeitet, während der Bipolartransistor, der im Basisspannungs-Konstantmodus betrieben wird, auf eine derartige normale Vorspannung ein gestellt wird, daß der Bipolartransistor im A-Betrieb oder AB-Betrieb arbeitet. Während in diesem Fall die in der er sten und zweiten Stufe erzeugten Phasendrehungen nicht aus gelöscht werden, werden die in der ersten und zweiten Stufe erhaltenen Verstärkungen gegeneinander ausgeglichen bzw. kompensiert.

Ausführungsbeispiel 6

Nachfolgend wird ein Mikrowellenleistungsverstärker gemäß einem sechsten erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel beschrieben. Der Mikrowellenleistungsverstärker gemäß dem sechsten Ausführungsbeispiel besitzt Bipolartransistoren mit einem Zweistufenaufbau. Sowohl der erste als auch der zweite Bipolartransistor weist eine geerdete Basis auf, wo bei der erste (zweite) Bipolartransistor im I_B-Konstantmo dus betrieben wird, während der zweite (erste) Bipolartran sistor im V_B-Konstantmodus betrieben wird.

Wenn, wie vorstehend beschrieben wurde, der Bipolar transistor mit der geerdeten Basis im V_B-Konstantmodus be trieben wird, kann die Phasendrehung in einem weiten Be reich der Eingangsimpedanz in positiver Richtung in ähnli cher Weise erfolgen, als wenn der Bipolartransistor mit dem geerdeten Emitter im I_B-Konstantmodus betrieben wird. Wenn währenddessen der Bipolartransistor mit der geerdeten Basis im I_B-Konstantmodus betrieben wird, kann die Phasendrehung in einem weiten Bereich der Eingangsimpedanz in ähnlicher Weise in negativer Richtung erfolgen, als wenn der Bipolar transistor mit dem geerdeten Emitter im V_B-Konstantmodus betrieben wird. Daher wird im Mikrowellenleistungsverstär ker gemäß dem sechsten Ausführungsbeispiel in ähnlicher Weise zum ersten Ausführungsbeispiel, bei dem sowohl der erste als auch der zweite Bipolartransistor geerdete Emit ter aufweist, und ein Bipolartransistor im I_B-Konstantmodus und der andere Bipolartransistor im V_B-Konstantmodus be trieben wird, die in der ersten Stufe erzeugte Phasen drehung durch die in der zweiten Stufe erzeugte Phasendre hung ausgelöscht, weshalb die gesamte Phasendrehung des Leistungsverstärkers unterdrückt bzw. verringert wird, wo durch man einen Mikrowellenleistungsverstärker mit hervor ragenden Verzerrungseigenschaften erhält.

Ausführungsbeispiel 7

Nachfolgend wird ein Mikrowellenleistungsverstärker gemäß einem siebten erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel beschrieben. Der Mikrowellenleistungsverstärker gemäß dem siebten Ausführungsbeispiel besitzt Bipolartransistoren mit einem Zweistufenaufbau, wobei sowohl der erste als auch der zweite Bipolartransistor eine geerdete Basis aufweisen und der erste (zweite) Bipolartransistor im I_B-Konstantmodus und der zweite (erste) Bipolartransistor im V_B-Konstantmo dus betrieben werden. Ferner wird V_BE des im V_B-Konstantmo dus betriebenen Bipolartransistors auf eine derartige Span nung eingestellt, daß der Bipolartransistor im AB-Betrieb in der Nähe des B-Betriebs bis C-Betriebs arbeitet, während der im I_B-Konstantmodus betriebene Bipolartransistor auf eine derartige normale Vorspannung eingestellt wird, daß der Bipolartransistor unter A-Betrieb oder AB-Betrieb im Kleinsignalbereich arbeitet. Alternativ wird I_B des Bipo lartransistors, der im I_B-Konstantmodus betrieben wird, derart eingestellt, daß der Kollektorstrom des Bipolartran sistors einen derartigen Wert annimmt, daß der Bipolar transistor im AB-Betrieb in der Nähe des B-Betriebs im Kleinsignalbereich arbeitet, während der Bipolartransistor, der im V_B-Konstantmodus betrieben wird, auf eine derartige normale Vorspannung eingestellt wird, daß der Bipolartran sistor im A-Betrieb oder im AB-Betrieb arbeitet.

Bei Verwendung des vorstehend beschriebenen Aufbaus kann neben dem im sechsten Ausführungsbeispiel erhaltenen Effekt der im zweiten Ausführungsbeispiel erhaltene Effekt erzeugt werden, d. h. der Effekt, wonach Verstär kungsänderungen in der ersten und zweiten Stufe in bezug auf die Eingangsleistung gegeneinander ausgeglichen bzw. kompensiert werden, so daß die Gesamtverstärkung des Lei stungsverstärkers in einem Bereich, in dem die Eingangslei stung größer ist, flach bzw. glatt gehalten werden kann. Dadurch erhält man einen Mikrowellenleistungsverstärker mit hervorragenden Verzerrungseigenschaften.

Darüber hinaus wird im siebten erfindungsgemäßen Aus führungsbeispiel der erste (zweite) Bipolartransistor im I_B-Konstantmodus und der zweite (erste) Bipolartransistor im V_B-Konstantmodus betrieben. Es können jedoch sowohl der erste als auch der zweite Bipolartransistor im V_B-Konstant modus oder im I_B-Konstantmodus betrieben werden. Während die in der ersten und zweiten Stufe erzeugten Phasendrehun gen nicht ausgelöscht werden, werden die in der ersten und zweiten Stufe erhaltenen Verstärkungen in diesem Fall aus geglichen bzw. kompensiert.

Ausführungsbeispiel 8

Im ersten bis siebten erfindungsgemäßen Ausführungs beispiel wurden Mikrowellenleistungsverstärker mit einem Zweistufenaufbau beschrieben. Die vorliegende Erfindung ist jedoch auch auf Mikrowellenleistungsverstärker mit einem Aufbau von drei oder mehr Stufen anwendbar.

Wie sich aus den vorstehend beschriebenen jeweiligen Ausführungsbeispielen ergibt, besitzt der Bipolartransistor eine geerdete Basis oder einen geerdeten Emitter, wenn der Bipolartransistor einer jeweiligen Stufe betrieben wird, wobei sie jeweils im I_B-Konstantmodus oder im V_B-Konstant modus betrieben wird. Dies bedeutet, daß vier Muster dieser Kombinationen in jeder Stufe existieren. Wenn daher die Stufenanzahl des Mikrowellenleistungsverstärkers n ist (n ist eine ganze Zahl von drei oder mehr), so kann man 4ⁿ Kombinationen von Schaltungen erhalten. Es besitzt jedoch nicht jede dieser Kombinationen die Wirkung einer Aus löschung der Phasendrehung, weshalb die Kombinationen die Anforderung erfüllen müssen, wonach zumindest eine der n Stufen in bezug auf die Phasendrehrichtung bzw. Phasenrota tionsrichtung unterschiedlich von den anderen Stufen ist.

Insbesondere muß in einem Mikrowellenleistungsverstär ker mit einem n Stufenaufbau (n ist eine ganze Zahl von drei oder mehr) jeder der Bipolartransistoren der jeweili gen Stufen geerdete Emitter aufweisen oder alle Transisto ren müssen eine geerdete Basis besitzen, wobei die Bipolar transistoren der m Stufen (m ist eine ganze Zahl von 1 ≦ m ≦ n-1) aus den n Stufen im Basisstrom-Konstantmodus betrie ben werden müssen, und die anderen Bipolartransistoren der (n-m) Stufen im Basisspannungs-Konstantmodus betrieben wer den müssen. Anders gesagt, muß im Mikrowellenleistungsver stärker mit einem n-Stufenaufbau jeder der Bipolartransi storen der jeweiligen Stufe im Basisspannungs-Konstantmodus oder im Basisstrom-Konstantmodus betrieben werden, während die Bipolartransistoren der m Stufen aus den n Stufen geer dete Basen und die weiteren Bipolartransistoren der (n-m) Stufen geerdete Emitter aufweisen. Bei Verwendung des vor stehend beschriebenen Aufbaus erhält man den Effekt, daß die Phasendrehungen ausgelöscht werden, wodurch ein Mikro wellenleistungsverstärker mit einem Drei- oder mehr Stufen aufbau realisiert wird, der hervorragende Verzerrungseigen schaften aufweist.

Wenn darüber hinaus die Vorspannung des Bipolartransi stors von zumindest einer der n Stufen auf einen derartigen Wert eingestellt wird, daß die Verstärkung des Bipolartran sistors in bezug auf P_in ansteigt, kann die Verstärkungsän derung ausgeglichen bzw. kompensiert werden.

Insbesondere wird durch die Verwendung irgendeiner der nachfolgend beschriebenen Strukturen die Wirkung zur Kom pensation von Verstärkungsänderungen erreicht, wodurch man einen Mikrowellenleistungsverstärker mit einem Aufbau von drei oder mehr Stufen erhält, der hervorragende Verzer rungseigenschaften aufweist:

i) In einem Mikrowellenleistungsverstärker mit einem n Stufenaufbau (n ist eine ganze Zahl von drei oder mehr) werden alle Bipolartransistoren der jeweiligen Stufen im Basisspannungs-Konstantmodus betrieben, wobei die Basis-Emitter spannungen der Bipolartransistoren der m Stufen (m ist eine ganze Zahl von 1 ≦ n-1) der n Stufen auf eine der artige Spannung eingestellt werden, daß der Bipolartransi stor der m Stufen in irgendeinem AB-Betrieb in der Nähe des B-Betriebs bis C-Betriebs arbeitet, während die Basis-Emitter spannungen der anderen Bipolartransistoren der (n-m) Stufen auf eine derartige Spannung eingestellt werden, daß die anderen Bipolartransistoren der (n-m) Stufen im A-Betrieb oder AB-Betrieb arbeiten.
ii) In einem Mikrowellenleistungsverstärker mit einem n Stufenaufbau (n ist eine ganze Zahl von drei oder mehr) werden alle Bipolartransistoren der jeweiligen Stufen im Basisstrom-Konstantmodus betrieben, wobei die Basisströme der Bipolartransistoren der m Stufen (m ist eine ganze Zahl von 1 ≦ m ≦ n-1) aus den n Stufen derart eingestellt wer den, daß die Kollektorströme der Bipolartransistoren einen derartigen Wert aufweisen, daß die Bipolartransistoren im AB-Betrieb in der Nähe des AB-Betriebs arbeiten, während die Basisströme der anderen Bipolartransistoren der (n-m) Stufen derart eingestellt werden, daß die Kollektorströme der anderen Bipolartransistoren einen derartigen Wert auf weisen, daß die anderen Bipolartransistoren im A-Betrieb oder AB-Betrieb arbeiten.
iii) In einem Mikrowellenleistungsverstärker mit einem n Stufenaufbau (n ist eine ganze Zahl von 3 oder mehr) wer den die Bipolartransistoren der m Stufen (m ist eine ganze Zahl von 1 ≦ m ≦ n-1) aus den n Stufen im Basisspannungs-Konstant modus betrieben, während die anderen Bipolartransi storen der (n-m) Stufen im Basisstrom-Konstantmodus betrie ben werden, wobei die Basis-Emitterspannungen der Bipolar transistoren der k Stufen (k ist eine ganze Zahl von 1 ≦ k ≦ m) aus den m Stufen auf eine derartige Spannung einge stellt werden, daß die Bipolartransistoren der k Stufen im AB-Betrieb in der Nähe des B-Betriebs bis C-Betriebs arbei ten, während die Bipolartransistoren der (n-m) Stufen und zumindest einer der weiteren Bipolartransistoren der (m-k) Stufen aus den m Stufen auf eine derartige Vorspannung ein gestellt werden, daß die Bipolartransistoren im A-Betrieb oder im AB-Betrieb arbeiten.
iv) In einem Mikrowellenleistungsverstärker mit einem n-Stufenaufbau (n ist eine ganze Zahl von 3 oder mehr) wer den die Bipolartransistoren der m Stufen (m ist eine ganze Zahl von 1 ≦ m ≦ n-1) aus den n Stufen im Basisstrom-Konstant modus betrieben, während die anderen Bipolartransis toren (n-m) Stufen im Basisspannungs-Konstantmodus betrie ben werden, wobei die Basisströme der Bipolartransistoren der k Stufen (k ist eine ganze Zahl von 1 ≦ k ≦ m) aus den m Stufen derart eingestellt werden, daß die Kollektorströme der Bipolartransistoren einen derartigen Wert annehmen, daß die Bipolartransistoren im AB-Betrieb in der Nähe des B-Betriebs im Kleinsignalbereich arbeiten, während die Bipo lartransistoren der (n-m) Stufen und zumindest einer der weiteren Bipolartransistoren der (m-k) Stufen aus den m Stufen auf eine derartige Vorspannung eingestellt werden, daß die Bipolartransistoren im A-Betrieb oder AB-Betrieb arbeiten.
v) In einem Mikrowellenleistungsverstärker mit einem n-Stufenaufbau (n ist eine ganze Zahl von drei oder mehr) werden alle Bipolartransistoren der jeweiligen Stufen im Basisspannungs-Konstantmodus betrieben, wobei die Bipolar transistoren der m Stufen (m ist eine ganze Zahl von 1 ≦ m ≦ n-1) aus den n Stufen einen geerdeten Emitter und die weiteren Bipolartransistoren der (n-m) Stufen eine geerdete Basis aufweisen, die Basisemitterspannungen der Bipolar transistoren der k Stufen (k ist eine ganze Zahl 1 ≦ k ≦ m) aus den m Stufen werden auf eine derartige Spannung einge stellt, daß die Bipolartransistoren der k Stufen im AB-Betrieb in der Nähe des B-Betriebs bis C-Betriebs arbeiten, während die Bipolartransistoren der (n-m) Stufen und zumin dest einer der weiteren Bipolartransistoren der (m-k) Stu fen aus den m Stufen auf eine derartige Vorspannung einge stellt werden, daß die Bipolartransistoren im A-Betrieb oder AB-Betrieb arbeiten.
vi) In einem Mikrowellenleistungsverstärker mit einem n-Stufenaufbau (n ist eine ganze Zahl von drei oder mehr) werden alle Bipolartransistoren der jeweiligen Stufen im Basisstrom-Konstantmodus betrieben, wobei die Bipolartran sistoren der m Stufen (m ist eine ganze Zahl von 1 ≦ m ≦ n-1) aus den n Stufen geerdete Emitter und die weiteren Bipo lartransistoren der (n-m) Stufen geerdete Basen aufweisen, und die Basisströme der Bipolartransistoren der k Stufen (k ist eine ganze Zahl von 1 ≦ k ≦ m) aus den m Stufen derart eingestellt werden, daß die Kollektorströme der Bipolar transistoren einen derartigen Wert annehmen, daß die Bipo lartransistoren im AB-Betrieb in der Nähe des B-Betriebs im Kleinsignalbereich arbeiten, während die Bipolartransisto ren der (n-m) Stufen und zumindest einer der weiteren Bipo lartransistoren der (m-k) Stufen aus den m Stufen auf eine derartige Vorspannung eingestellt werden, daß die Bipolar transistoren im A-Betrieb oder AB-Betrieb im Kleinsignalbe reich arbeiten.

Ferner kann durch Kombinieren der Strukturen mit der Wirkung zum Auslöschen der Phasendrehung der Struktur i) bis vi), die die Wirkung zur Kompensation der Verstär kungsänderungen besitzt, ein Mikrowellenleistungsverstärker mit einem Mehrfach-Stufenaufbau von drei oder mehr Stufen geschaffen werden, der sowohl die Phasendrehungen auslö schen als auch die Verstärkungsänderungen kompensieren kann.

Wenn ferner im Mikrowellenleistungsverstärker mit ei nem n-Stufenaufbau (n ist eine ganze Zahl von drei oder mehr) der erste Bipolartransistor im Basisstrom-Konstantmodus betrieben wird und der Bipolartransistor der letzten Stufe im Basisspannungs-Konstantmodus betrieben wird, kann man ferner den Effekt erhalten, daß ein Mehr fach-Stufenverstärker mit hoher Leistung und hohem Wir kungsgrad der hervorragende Verzerrungseigenschaften benö tigt auf einfache Weise aufgebaut werden kann, ohne dabei die Ausmaße der Verstärkungselemente zu vergrößern, wie es bereits im ersten Ausführungsbeispiel beschrieben wurde.

In einem Mikrowellenleistungsverstärker mit einem n-Stufenaufbau (n ist eine ganze Zahl von zumindest zwei), der Bipolartransistoren als Verstärkungselemente verwendet, werden geerdete Elektroden, ein Vorspannungs-Anlegeverfah ren und Vorspannungswerte in Bipolartransistoren der jewei ligen Stufen derart eingestellt, daß Phasendrehungen der Ausgangsleistung der Bipolartransistoren der m Stufen (m ist eine ganze Zahl von 1 ≦ m ≦ n-1) aus den n Stufen durch eine Phasendrehung der Ausgangsleistung von zumindest einem der anderen Bipolartransistoren der (n-m) Stufen aus gelöscht werden. Daher kann die gesamte Phasendrehung des Leistungsverstärkers verringert werden, wodurch sich ein Mikrowellenleistungsverstärker mit hervorragenden Verzer rungseigenschaften ergibt.

Claims

1. Mikrowellenleistungsverstärker mit einem n-Stu fenaufbau (n ist eine ganze Zahl von zumindest zwei), der als Verstärkungselemente Bipolartransistoren verwendet, wobei geerdete Elektroden und ein Vorspannungs-Anle geverfahren verwendet und die Vorspannungswerte in den Bipolartransistoren (1, 2) der jeweiligen Stufen derart eingestellt werden, daß Phasendrehungen der Ausgangs leistung der Bipolartransistoren (1, 2) der m Stufen (m ist eine ganze Zahl von 1 ≦ m ≦ n-1) aus den n Stufen durch Phasendrehung der Ausgangsleistung von zumindest einem der -anderen Bipolartransistoren (2, 1) der (n-m) Stufen ausgelöscht werden.

2. Mikrowellenleistungsverstärker mit einem n-Stu fenaufbau (n ist eine ganze Zahl von zumindest zwei), der Bipolartransistoren als Verstärkungselemente verwendet, wobei geerdete Elektroden und Vorspannungs-Anlege verfahren verwendet und die Vorspannungswerte in den Bipolartransistoren (1, 2) der jeweiligen Stufen derart eingestellt werden, daß die Verstärkungsänderungen der Bipolartransistoren (1, 2) der m Stufen (m ist eine ganze Zahl von 1 ≦ m ≦ n-1) aus den n Stufen in Bezug auf die Eingangsleistung durch die Verstärkungsänderung von zumindest einem der weiteren Bipolartransistoren (2, 1) der (n-m) Stufen ausgelöscht wird.

3. Mikrowellenleistungsverstärker (Fig. 1) nach Pa tentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß alle Bipolartransistoren (1, 2) der jeweiligen Stufen einen geerdeten Emitter und eine geerdete Basis aufweisen; und die Bipolartransistoren (1) der m Stufen (m ist eine ganze Zahl von 1 ≦ m ≦ n-1) aus den n Stufen im Basisstrom- Konstantmodus und die anderen Bipolartransistoren (2) der (n-m) Stufen im Basisspannungs-Konstantmodus betrieben werden.

4. Mikrowellenleistungsverstärker (Fig. 1) nach Pa tentanspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß
die Basis-Emitterspannungen der Bipolartransistoren (2), die im Basisspannungs-Konstantmodus betrieben werden, auf eine derartige Spannung eingestellt werden, daß die Bi polartransistoren (2) im AB-Betrieb in der Nähe des B-Be triebs bis C-Betriebs arbeiten; und
die Basisströme der Bipolartransistoren (1), die im Basisstrom-Konstantmodus betrieben werden, derart einge stellt werden, daß die Kollektorströme einen derartigen Wert aufweisen, daß die Bipolartransistoren (1) in A-Be trieb oder in AB-Betrieb im Kleinsignalbereich arbeiten.

5. Mikrowellenleistungsverstärker (Fig. 1) nach Pa tentanspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß
die Basisströme der Bipolartransistoren (1), die im Basisstrom-Kostantmodus arbeiten, auf einen derartigen Wert eingestellt werden, daß die Kollektorströme einen derarti gen Wert annehmen, daß die Bipolartransistoren (1) im AB-Betrieb in der Nähe des B-Betriebs im Kleinsignalbereich arbeiten; und
die Basisemitterspannungen der Bipolartransistoren (2), die im Basisspannungs-Konstantmodus betrieben werden, auf eine derartigen Spannung eingestellt werden, daß die Bipolartransistoren (2) in A-Betrieb oder in AB-Betrieb arbeiten.

6. Mikrowellenleistungsverstärker (Fig. 1) nach Pa tentanspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß
alle der Bipolartransistoren (1, 2) der jeweiligen Stufen im Basisspannungs-Konstantmodus betrieben werden; und
die Basis-Emitterspannungen der Bipolartransistoren (1, 2) der m Stufen (m ist eine ganze Zahl von 1 ≦ m ≦ n-1) aus den n Stufen auf eine derartige Spannung eingestellt werden, daß die Bipolartransistoren (1, 2) im AB-Betrieb in der Nähe des B-Betriebs bis C-Betriebs arbeiten, während die Basis-Emitterspannungen der weiteren Bipolartransisto ren (2, 1) der (n-m) Stufen auf eine derartige Spannung eingestellt werden, daß die weiteren Bipolartransistoren (2, 1) in A-Betrieb oder in AB-Betrieb arbeiten.

7. Mikrowellenleistungsverstärker (Fig. 1) nach Pa tentanspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß
alle der Bipolartransistoren (1, 2) der jeweiligen Stufen im Basisstrom-Konstantmodus betrieben werden; und
die Basisströme der Bipolartransistoren (1, 2) der m Stufen (m ist eine ganze Zahl von 1 ≦ m ≦ n-1) aus den n Stufen derart eingestellt werden, daß die Kollektorströme einen derartigen Wert annehmen, daß die Bipolartransistoren im AB-Betrieb in der Nähe des B-Betriebs in einem Kleinsi gnalbereich arbeiten, während die Basisströme der weiteren Bipolartransistoren (2, 1) der (n-m) Stufen derart einge stellt werden, daß die Kollektorströme einen derartigen Wert annehmen, daß die weiteren Bipolartransistoren (2, 1) in A-Betrieb oder in AB-Betrieb im Kleinsignalbereich arbeiten.

8. Mikrowellenleistungsverstärker (Fig. 7) nach Pa tentanspruch l, dadurch gekennzeichnet, daß
alle der Bipolartransistoren (1, 2) der jeweiligen Stufen in einem Basisspannungs- oder Basisstrom-Konstantmo dus betrieben werden; und
die Bipolartransistoren (1, 2) der m Stufen (m ist eine ganze Zahl von 1 ≦ m ≦ n-1) aus den n Stufen die ge erdete Basis und die weiteren Bipolartransistoren (2, 1) der (n-m) Stufen den geerdeten Emitter aufweisen.

9. Mikrowellenleistungsverstärker (Fig. 7) nach Pa tentanspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß
alle Bipolartransistoren (1, 2) der jeweiligen Stufen im Basisspannungs-Konstantmodus betrieben werden; und
die Basis-Emitterspannungen der Bipolartransistoren (1, 2) der m Stufen (m ist eine ganze Zahl von 1 ≦ m ≦ n-1) aus den n Stufen auf eine derartige Spannung eingestellt werden, daß die Bipolartransistoren (1, 2) im AB-Betrieb in der Nähe des B-Betriebs bis C-Betriebs arbeiten, während die Basis-Emitterspannungen der weiteren Bipolartransisto ren (2, 1) der (n-m) Stufen auf eine derartige Spannung eingestellt werden, daß die weiteren Bipolartransistoren (2, 1) in einem A-Betrieb oder AB-Betrieb arbeiten.

10. Mikrowellenleistungsverstärker (Fig. 7) nach Pa tentanspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß
alle Bipolartransistoren (1, 2) der jeweiligen Stufen im Basisstrom-Konstantmodus betrieben werden; und
die Basisströme der Bipolartransistoren (1, 2) der m Stufen (m ist eine ganze Zahl 1 ≦ m ≦ n-1) aus den n Stufen auf derartige Werte eingestellt werden, daß die Kollek torströme einen derartigen Wert annehmen, daß die Bipolar transistoren (1, 2) im AB-Betrieb in der Nähe des B-Be triebs im Kleinsignalbereich arbeiten, während die Ba sisströme der weiteren Bipolartransistoren (2, 1) der (n-m) Stufen auf derartige Werte eingestellt werden, daß die Kol lektorströme derartige Werte annehmen, daß die weiteren Bi polartransistoren (2, 1) in A-Betrieb oder in AB-Betrieb im Kleinsignalbereich arbeiten.

11. Mikrowellenleistungsverstärker (Fig. 1) nach Pa tentanspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß
die Bipolartransistoren (1, 2) der m Stufen (m ist eine ganze Zahl von 1 ≦ m ≦ n-1) aus den n Stufen im Ba sisspannungs-Konstantmodus und die weiteren Bipolartransis toren der (n-m) Stufen (2, 1) im Basisstrom-Konstantmodus betrieben werden;
die Basis-Emitterspannungen der Bipolartransistoren (1, 2), die im Basisspannungs-Konstantmodus betrieben wer den, auf eine derartige Spannung eingestellt werden, daß die Bipolartransistoren (1, 2) in AB-Betrieb in der Nähe des B-Betriebs bis C-Betriebs arbeiten; und
die Basisströme der Bipolartransistoren (2, 1), die im Basisstrom-Konstantmodus betrieben werden, auf derartige Werte eingestellt werden, daß die Kollektorströme derartige Werte annehmen, daß die Bipolartransistoren (2, 1) in A-Be trieb oder in AB-Betrieb im Kleinsignalbereich arbeiten.

12. Mikrowellenleistungsverstärker (Fig. 1) nach Pa tentanspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß
die Bipolartransistoren (1, 2) der m Stufen (m ist eine ganze Zahl von 1 ≦ m ≦ n-1) aus den n Stufen im Ba sisspannungs-Konstantmodus und die weiteren Bipolartransi storen (2, 1) der (n-m) Stufen im Basisstrom-Konstantmodus betrieben werden;
die Basisströme der Bipolartransistoren (2, 1), die im Basisstrom-Konstantmodus betrieben werden derart einge stellt werden, daß die Kollektorströme einen Wert annehmen, bei dem die Bipolartransistoren (2, 1) in AB-Betrieb in der Nähe des B-Betriebs im Kleinsignalbereich arbeiten; und
die Basis-Emitterspannungen der Bipolartransistoren (1, 2), die im Basisspannungs-Konstantmodus betrieben wer den, auf eine derartige Spannung eingestellt werden, daß die Bipolartransistoren (1, 2) in A-Betrieb oder in AB-Betrieb arbeiten.

13. Mikrowellenleistungsverstärker nach Patentan spruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß
die Bipolartransistoren der m Stufen (m ist eine ganze Zahl von 1 ≦ m ≦ n-1) aus den n Stufen im Basisspannungs-Konstant modus und die weiteren Bipolartransistoren der (n-m) Stufen im Basisstrom-Konstantmodus betrieben werden;
die Basis-Emitterspannungen der Bipolartransistoren der k Stufen (k ist eine ganze Zahl von 1 ≦ k ≦ m) aus den m Stufen auf eine derartige Spannung eingestellt werden, daß die Bipolartransistoren in AB-Betrieb in der Nähe des B-Betriebs bis C-Betriebs arbeiten; und
die Bipolartransistoren der (n-m) Stufen und zumindest einer der weiteren Bipolartransistoren der (m-k) Stufen aus den in Stufen auf eine derartige Vorspannung eingestellt werden, daß die Bipolartransistoren in A-Betrieb oder in AB-Betrieb arbeiten.

14. Mikrowellenleistungsverstärker nach Patentan spruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß
die Bipolartransistoren der m Stufen (m ist eine ganze Zahl von 1 ≦ m ≦ n-1) aus den n Stufen im Basisstrom-Konstant modus und die weiteren Bipolartransistoren der (n-m) Stufen im Basisspannungs-Konstantmodus betrieben werden;
die Basisströme der Bipolartransistoren der k Stufen (k ist eine ganze Zahl von 1 ≦ k ≦ m) aus den m Stufen derart eingestellt werden, daß die Kollektorströme einen Wert annehmen bei dem die Bipolartransistoren in AB-Betrieb in der Nähe des B-Betriebs im Kleinsignalbereich arbeiten; und
die Bipolartransistoren der (n-m) Stufen und zumindest einer der weiteren Bipolartransistoren der (m-k) Stufen aus den m Stufen auf eine derartige Vorspannung eingestellt werden, daß sie die Bipolartransistoren in A-Betrieb oder in AB-Betrieb arbeiten.

15. Mikrowellenleistungsverstärker nach Patentan spruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß
alle Bipolartransistoren der jeweiligen Stufen im Ba sisspannungs-Konstantmodus betrieben werden;
die Bipolartransistoren der m Stufen (m ist eine ganze Zahl von 1 ≦ m ≦ n-1) aus den n Stufen geerdete Emitter und die weiteren Bipolartransistoren der (n-m) eine geerdete Basis aufweisen;
die Basis-Emitterspannungen der Bipolartransistoren der k Stufen (k ist eine ganze Zahl von 1 ≦ k ≦ m) aus den m Stufen auf eine derartige Spannung eingestellt werden, daß die Bipolartransistoren in AB-Betrieb in der Nähe des B-Betriebs bis C-Betriebs arbeiten; und
die Bipolartransistoren der (n-m) Stufen und zumindest einer der weiteren Bipolartransistoren der (m-k) Stufen aus den m Stufen auf eine derartige Vorspannung eingestellt werden, daß die Bipolartransistoren in A-Betrieb oder in AB-Betrieb arbeiten.

16. Mikrowellenleistungsverstärker nach Patentan spruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß
alle Bipolartransistoren der jeweilige-n Stufen im Ba sisstrom-Konstantmodus arbeiten;
die Bipolartransistoren der m Stufen (m ist eine ganze Zahl von 1 ≦ m ≦ n-1) aus den n Stufen einen geerdeten Emitter und die weiteren Bipolartransistoren der (n-m) Stu fen eine geerdete Basis aufweisen;
die Basisströme der Bipolartransistoren der k Stufen (k ist eine ganze Zahl von 1 ≦ k ≦ m) aus den m Stufen derart eingestellt werden, daß die Kollektorströme einen derartigen Wert annehmen, bei dem die Bipolartransistoren in AB-Betrieb in der Nähe des B-Betriebs im Kleinsignalbe reich arbeiten; und
die Bipolartransistoren der (n-m) Stufen und zumindest einer der weiteren Bipolartransistoren der (m-k) Stufen aus den m Stufen auf eine derartige Vorspannung eingestellt werden, daß die Bipolartransistoren in A-Betrieb oder in AB-Betrieb im Kleinsignalbereich arbeiten.

17. Mikrowellenleistungsverstärker nach Patentan spruch 1, der als Mikrowellenleistungsverstärker mit ei nem 2-Stufenaufbau dient, dadurch gekennzeichnet, daß
der Bipolartransistor (1) der ersten Stufe im Basis strom-Konstantmodus betrieben wird; und
der Bipolartransistor (2) der zweiten Stufe im Ba sisspannungs-Konstantmodus betrieben wird.

18. Mikrowellenleistungsverstärker nach Patentan spruch 1, der als Mikrowellenleistungsverstärker mit einem n-Stufenaufbau (n ist eine ganze Zahl von zumindest drei) dient, dadurch gekennzeichnet, daß
der Bipolartransistor der ersten Stufe im Basisstrom-Konstant modus betrieben wird; und
der Bipolartransistor der letzten Stufe im Basisspan nungs-Konstantmodus betrieben wird.