JP2003243948A - マイクロ波電力増幅器 - Google Patents
マイクロ波電力増幅器Info
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Abstract
短くしたマイクロ波電力増幅器を提供すること。 【解決手段】 マイクロ波パルス信号を増幅する並列接
続された複数の増幅回路12a〜12dと、この複数の
増幅回路12a〜12dに供給する電源電圧を生成する
主電源回路17と、この主電源回路17が生成する電源
電圧を断続し、前記増幅回路12a〜12dに印加する
パルス状電源電圧を生成するスイッチ回路18とを具備
したマイクロ波電力増幅器において、複数の増幅回路1
2a〜12dを所定の第1の高さに配置し、スイッチ回
路18を複数の増幅回路12a〜12dと相違する第2
の高さに配置している。
Description
などに用いられるパルス信号を増幅するマイクロ波電力
増幅器に関する。
増幅する場合、大電力のマイクロ波電力増幅器が使用さ
れる。大電力マイクロ波電力増幅器には、たとえばGa
AsFETで構成した複数の電力増幅素子を並列に接続
し、それぞれの電力増幅素子で増幅したマイクロ波信号
を合成する方法が採用されている。
いて図4を参照して説明する。マイクロ波パルス信号た
とえばレーダ用パルス信号が高周波入力端子INから入
力する。レーダ用パルス信号は分配器41でたとえば4
分され、互いに並列接続された4個の電力増幅素子42
a〜42dで増幅される。増幅されたレーダ用パルス信
号は、その後、合成器43で合成され、出力端子OUT
に出力する。
電圧がパルス電源回路45で断続され、パルス化したパ
ルス状電源電圧がそれぞれの電力増幅素子42a〜42
dに加えられる。
マイクロ波パルス信号を増幅する場合、通常、A級動作
あるいはAB級動作で使用される。このため、マイクロ
波パルス信号の入力の有無に関係なく電力が消費され
る。したがって、消費電力を低減し、あるいは、発熱量
を低減するために、電力増幅素子にパルス状電源電圧を
供給し、たとえばマイクロ波パルス信号が入力するオン
の期間に電力増幅素子を動作させ、マイクロ波パルス信
号が入力しないオフの期間は電力増幅素子を動作させな
い方法が取られている。
増幅器は、マイクロ波パルス信号を増幅する場合、たと
えば複数の電力増幅素子を並列に接続し、それぞれの電
力増幅素子に対して共通のパルス電源回路から電源電圧
を供給する構成になっている。この場合、複数の電力増
幅素子やパルス電源回路は、通常、同じ高さたとえば同
じ基板上の別々の領域に形成される。そのため、広い面
積の基板が必要とされ、全体の構造が大型化する。ま
た、パルス電源回路から遠い側に位置する電力増幅素子
とパルス電源回路との線路長が長くなり、線路長による
インダクタンス成分が影響するようになる。
がりや立ち下がり時間が1μsよりも小さくなると、パ
ルス電源回路および電力増幅素子間の線路のインダクタ
ンス成分が影響し、電力増幅素子に加えるパルス状電源
電圧の波形にスパイクやリンギングが発生する。その結
果、マイクロ波パルス信号に振幅変調が生じ、その振幅
変調分が電力増幅素子の耐電圧を超えると、増幅素子を
劣化させたり、あるいは、破壊したりする。
電源回路と電力増幅素子との線路長を短くしたマイクロ
波電力増幅器を提供することを目的とする。
ルス信号を増幅する並列接続された複数の増幅素子と、
この複数の増幅素子に供給する電源電圧を生成する主電
源回路と、この主電源回路が生成する前記電源電圧を断
続し、前記増幅素子に印加するパルス状電源電圧を生成
するスイッチ回路とを具備したマイクロ波電力増幅器に
おいて、前記複数の増幅素子を所定の第1の高さに配置
し、前記スイッチ回路を前記複数の増幅素子と相違する
第2の高さに配置したことを特徴とする。
路構成を図1で説明する。
る高周波入力端子で、高周波入力端子INには、マイク
ロ波パルス信号をたとえば4分岐する分配器11が接続
されている。分配器11のそれぞれの分岐に電力増幅回
路12a〜12dが接続され、4個の電力増幅回路12
a〜12dは互いに並列に接続されている。
で、電力増幅回路12aの場合、増幅素子たとえば電界
効果型トランジスタ(以後、FETという)13などか
ら構成されている。FET13はゲート電極G1および
ドレイン電極D1、ソース電極S1を有し、ゲート電極
G1が分配器11に接続されている。また、ゲート電極
G1および分配器11間にバイアス回路14が接続され
ている。バイアス回路14は1/4波長線路14aやコ
ンデンサ14bなどから構成されている。ドレイン電極
D1はバイアス回路となる1/4波長線路15に接続さ
れ、同時に、合成器16に接続されている。ソース電極
S1は接地されている。
されている。
で、主電源回路17はパルス電源回路18に接続されて
いる。パルス電源回路18は、たとえばスイッチ回路を
形成するFET19や制御回路20、コンデンサ21な
どから構成されている。FET19はソース電極S2お
よびドレイン電極D2、ゲート電極G2を有し、ドレイ
ン電極D2がコンデンサ21に接続されている。ソース
電極S2は各電力増幅回路12a〜12dの1/4波長
線路15に接続されている。制御回路20はゲート電極
G2に接続され、FET19をオン状態あるいはオフ状
態に切り換える。
Nから入力したマイクロ波パルス信号は分配器11でた
とえば4分岐され、それぞれが電力増幅回路12a〜1
2dで増幅される。増幅されたマイクロ波パルス信号
は、その後、合成器16で合成され、出力端子OUTに
出力する。
パルス信号が入力すると、このマイクロ波パルス信号の
オン/オフに合わせて、制御回路20の制御によりFE
T19はオン状態あるいはオフ状態に設定される。たと
えばマイクロ波パルス信号がオンの場合にFET19は
オン状態に設定される。このとき、主電源回路17の電
源電圧によって蓄積されていたコンデンサ21の充電電
圧が各電力増幅回路12a〜12dの1/4波長線路1
5を経てドレイン電極D1に加えられ、各電力増幅回路
12a〜12dは動作状態に入る。
信号のオンやオフに合わせてオン状態やオフ状態を繰り
返し、FET13のドレイン電極D1にパルス状電源電
圧が加えられる。
略の構造について図2を参照して説明する。図2では、
図1に対応する部分には同じ符号を付し重複する説明を
一部省略する。
01上に、たとえば高周波入力端子INおよび分配器1
1、電力増幅回路12a〜12d、合成器16、出力端
子OUT、主電源回路17などが形成されている。そし
て、パルス電源回路18を構成するFET19および制
御回路20、コンデンサ21が、電力増幅回路12a〜
12dなどが形成されている回路基板101上の第1の
面と相違する高さの第2の面102、たとえば回路基板
101面に垂直方向の合成器16上方に位置する面に形
成されている。
2つの接地導体の間に線路導体が挟まれた3導体構造と
し、その上部接地導体を第2の面102にして、その第
2の面102上の外側にFET19および制御回路20
が形成されている。
路で構成できるようにたとえばウィルキンソン型で形成
してもよい。
8を構成するFET19および制御回路20、コンデン
サ21が電力増幅回路12a〜12dなどと相違する高
さに立体的に配置されている。したがって、パルス電源
回路18や電力増幅回路12a〜12dなどを配置する
場合に必要とされる面積が小さくなり、全体の構造が小
型化する。また、パルス電源回路18のFET19やコ
ンデンサ21と各電力増幅回路12a〜12dとの距離
が短くなる。そのため、パルス電源回路18と各電力増
幅回路12a〜12dを結ぶ線路長が短くなり、インダ
クタンス成分の影響が小さくなる。たとえば各電力増幅
回路12a〜12dに印加するパルス状電源電圧の波形
にスパイクやリンギングが発生せず、望ましい矩形形状
のパルス状電源電圧を供給できる。その結果、マイクロ
波パルス信号の振幅変調分によって電力増幅素子が劣化
したり、あるいは、破壊したりするようなことがなくな
る。
クロ波平面回路の場合、その上方にも電磁界分布があ
る。したがって、マイクロ波平面回路の上方に他の回路
を配置すると、マイクロ波平面回路を伝送するマイクロ
波信号が上方の回路に重畳したり、あるいは、マイクロ
波平面回路に予期しないフィードバックがかかって発振
したりすることがある。
とえば3導体構造にし、その上部接地導体上の外側にパ
ルス電源回路を配置している。そのため、パルス電源回
路へのマイクロ波信号の影響はない。
と相違する面に形成されている。この場合、パルス電源
回路用の基板面を広くとれるため、たとえばパルス電源
回路の配線パターンの厚さや幅を大きくすることがで
き、インダクタンス成分をより小さくできる。
下を接地した3導体構造にし、その上部接地導体上にパ
ルス電源回路を配置している。しかし、図3に示すよう
に、たとえば電力増幅回路と合成器とを結ぶ伝送線路た
とえばマイクロストリップ線路を、2つの接地導体3
1、32とその間に挟まれた4個の線路導体33a〜3
3dとで構成し、たとえば接地導体31上の外側にパル
ス電源回路18を配置する構造にすることもできる。ま
た、パルス電源回路を配置するための3導体構造は合成
器などに限らず、その他のマイクロ波パルス信号が伝送
する線路部分に設けることができる。
線路導体の上方にパルス電源回路を構成するスイッチ回
路のFETおよび制御回路を配置している。しかし、ス
イッチ回路のFETだけを合成器や線路導体の上方に配
置することもできる。コンデンサを、電力増幅回路など
と一緒に合成器や線路導体と同一の面に配置することも
できる。
に印加するパルス状電源電圧の波形が劣化しないよう
に、電力増幅回路とパルス電源回路を接近させている。
この場合、電力増幅回路とパルス電源回路たとえばスイ
ッチ回路とを高さが相違する位置に立体的に配置させれ
ばよく、合成器や線路導体の上方に限らず、スイッチ回
路などを配置する位置は適宜選択できる。
増幅素子との線路長を短くしたマイクロ波電力増幅器を
実現できる。
である。
図である。
構造図で、伝送線路の部分を抜き出した図である。
Claims (3)
- 【請求項1】 マイクロ波パルス信号を増幅する並列接
続された複数の増幅素子と、この複数の増幅素子に供給
する電源電圧を生成する主電源回路と、この主電源回路
が生成する前記電源電圧を断続し、前記増幅素子に印加
するパルス状電源電圧を生成するスイッチ回路とを具備
し、前記複数の増幅素子を所定の第1の高さに配置し、
前記スイッチ回路を前記複数の増幅素子と相違する第2
の高さに配置したことを特徴とするマイクロ波電力増幅
器。 - 【請求項2】 回路基板と、この回路基板上に並列接続
で設けられたマイクロ波パルス信号を増幅する複数の増
幅素子と、この複数の増幅素子に供給する電源電圧を生
成する主電源回路と、この主電源回路が生成する前記電
源電圧を断続し、前記増幅素子に印加するパルス状電源
電圧を生成するスイッチ回路とを具備し、前記回路基板
の上方に位置する接地導体の外側に前記スイッチ回路を
設けたことを特徴とするマイクロ波電力増幅器。 - 【請求項3】 回路基板と、この回路基板上に並列接続
で設けられたマイクロ波パルス信号を増幅する複数の増
幅素子と、この複数の増幅素子に供給する電源電圧を生
成する主電源回路と、この主電源回路が生成する前記電
源電圧を断続し、前記増幅素子に印加するパルス状電源
電圧を生成するスイッチ回路と、前記回路基板上に形成
された前記マイクロ波パルス信号が伝送する線路部分と
を具備し、前記線路部分を上下の接地導体の間に線路導
体が挟まれた3導体構造とし、前記接地導体の外側に前
記スイッチ回路を設けたことを特徴とするマイクロ波電
力増幅器。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2002037984A JP2003243948A (ja) | 2002-02-15 | 2002-02-15 | マイクロ波電力増幅器 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2002037984A JP2003243948A (ja) | 2002-02-15 | 2002-02-15 | マイクロ波電力増幅器 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2003243948A true JP2003243948A (ja) | 2003-08-29 |
JP2003243948A5 JP2003243948A5 (ja) | 2004-12-24 |
Family
ID=27779416
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2002037984A Pending JP2003243948A (ja) | 2002-02-15 | 2002-02-15 | マイクロ波電力増幅器 |
Country Status (1)
Country | Link |
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JP (1) | JP2003243948A (ja) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2005277572A (ja) * | 2004-03-23 | 2005-10-06 | Japan Radio Co Ltd | 半導体電力増幅装置及びレーダ送信装置 |
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-
2002
- 2002-02-15 JP JP2002037984A patent/JP2003243948A/ja active Pending
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US11239809B2 (en) | 2017-04-17 | 2022-02-01 | Riken | High-frequency power amplifier apparatus |
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