JP2010200107A - マイクロ波、ミリ波帯増幅回路及びそれを用いたミリ波無線機 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】入力から出力に向かって、サイズが段階的に大きくなるトランジスタ11、12・・・1nを縦続接続させたn段増幅回路において、整合回路21、22・・・2nが、ハイパス特性を持つように設計されており、そのカットオフ周波数(低域遮断周波数)f1, f2・・・fnが、入力から出力に向かって、段階的に低くなるように構成する。
【選択図】図2
Description
図1は、複数のトランジスタを縦続接続して構成される増幅回路に用いられる、サイズの異なる1段目、2段目・・・n段目のトランジスタの最大有能電力利得Gamax、および最大安定利得Gmsの周波数特性の模式図である。図1において、31は1段目のトランジスタの最大有能電力利得Gamaxの周波数特性、32は2段目のトランジスタの最大有能電力利得Gamaxの周波数特性、3nはn段目のトランジスタの最大有能電力利得Gamaxの周波数特性、31aは1段目のトランジスタの最大安定利得Gmsの周波数特性、32aは2段目のトランジスタの最大安定利得Gmsの周波数特性、3naはn段目のトランジスタの最大安定利得Gmsの周波数特性を、各々示している。
12…2段目のトランジスタ
13…3段目のトランジスタ
1n…n段目のトランジスタ
21…入力整合回路
21a…入力整合回路のショートスタブ
21b…入力整合回路の直列キャパシタ
22…1段目と2段目の段間整合回路
22a…1段目と2段目の段間整合回路のショートスタブ
22b…1段目と2段目の段間整合回路の直列キャパシタ
23…2段目と3段目の段間整合回路
23a…2段目と3段目の段間整合回路のショートスタブ
23b…2段目と3段目の段間整合回路の直列キャパシタ
2n…(n-1)段目とn段目の段間整合回路
3…出力整合回路
31…1段目のトランジスタの最大有能電力利得Gamaxの周波数特性
32…2段目のトランジスタの最大有能電力利得Gamaxの周波数特性
3n…n段目のトランジスタの最大有能電力利得Gamaxの周波数特性
31a…1段目のトランジスタの最大安定利得Gmsの周波数特性
32a…2段目のトランジスタの最大安定利得Gmsの周波数特性
3na…n段目のトランジスタの最大安定利得Gmsの周波数特性
41…入力整合回路21の通過特性と、1段目のトランジスタのGamaxを合成した周波数特性
42…1段目と2段目の段間整合回路22の通過特性と、2段目のトランジスタのGamaxを合成した周波数特性
4n…(n-1)段目とn段目の段間整合回路2nの通過特性と、n段目のトランジスタのGamaxを合成した周波数特性
411…実施例1の増幅回路の、入力整合回路の周波数特性
421…実施例1の増幅回路の、1段目と2段目の段間整合回路の周波数特性
431…実施例1の増幅回路の、2段目と3段目の段間整合回路の周波数特性
441…実施例1の増幅回路の、1段目のトランジスタの周波数特性
442…実施例1の増幅回路の、2段目のトランジスタの周波数特性
443…実施例1の増幅回路の、3段目のトランジスタの周波数特性
451…実施例1の増幅回路の、入力整合回路の周波数特性411と、1段目のトランジスタの周波数特性441を合成した周波数特性
452…実施例1の増幅回路の、1段目と2段目の段間整合回路の周波数特性421と、2段目のトランジスタの周波数特性442を合成した周波数特性
453…実施例1の増幅回路の、2段目と3段目の段間整合回路の周波数特性431と、3段目のトランジスタの周波数特性443を合成した周波数特性
5…増幅器の利得の合成周波数特性
50…増幅器の利得の合成周波数特性
51…発振器
52a…送信用ミキサ
52b…受信用ミキサ
53a…送信アンテナ
53b…受信アンテナ
54…送信用増幅器
55…受信用増幅器
56a…送信用増幅器と送信用アンテナの接続手段
56b…受信用増幅器と受信用アンテナの接続手段
57…誘電体基板
61…1段目のフィードバック抵抗素子
62…2段目のフィードバック抵抗素子
71…1段目の抵抗整合素子
72…2段目の抵抗整合素子
73…ドレインバイアス回路
74…ゲートバイアス回路
75…容量素子。
Claims (20)
- 複数のトランジスタと、前記複数のトランジスタを縦続接続する複数の整合回路とを備えた増幅回路であって、
前記複数のトランジスタの最高発振周波数は、各々異なり、
前記複数のトランジスタのサイズは、入力側から出力側に向かって順次大きくなり、
前記トランジスタを接続する整合回路は、各々ハイパス特性を有しており、各低域遮断周波数が入力側から出力側に向かって順次低くなるように構成されており、
該増幅回路の利得がバンドパス型周波数特性を有しており、
該バンドパス型周波数特性の高周波側の利得制限特性は前記トランジスタ自体の周波数特性に基づき実現され、低周波側の利得制限特性は前記整合回路のカットオフ周波数に基づき実現されている
ことを特徴とするマイクロ波・ミリ波帯増幅回路。 - 請求項1において、
前記バンドパス型周波数特性は、最終段の前記トランジスタの最高発振周波数と、一段目の前記トランジスタの最高安定動作周波数の範囲内で、実質的に平坦な利得特性を有する
ことを特徴とするマイクロ波・ミリ波帯増幅回路。 - 請求項1において、
前記バンドパス型周波数特性は、最終段の前記トランジスタの最高発振周波数と前記出力側の整合回路の最小のカットオフ周波数の範囲内で、実質的に平坦な利得特性を有する
ことを特徴とするマイクロ波・ミリ波帯増幅回路。 - 請求項3において、
前記バンドパス型周波数特性の前記利得特性の上限側の特性は、前記複数のトランジスタの周波数特性と前記複数の整合回路の周波数特性を合成した、周波数特性によって与えられる
ことを特徴とするマイクロ波・ミリ波帯増幅回路。 - 請求項3において、
前記バンドパス型周波数特性の前記利得特性の上限側の特性は、前記複数のトランジスタの前記最高発振周波数特性の相違に基づく増幅作用と減衰作用の組み合わせにより与えられる
ことを特徴とするマイクロ波・ミリ波帯増幅回路。 - 請求項5において、
前記増幅回路は、少なくとも3段の前記トランジスタと、入力整合回路と、前記各トランジスタの段間を接続する複数の段間整合回路とを備えており、
前記バンドパス型周波数特性の前記平坦な利得特性の上限側の特性は、前記入力整合回路の周波数特性と1段目の前記トランジスタの周波数特性を合成した周波数特性、1段目と2段目の前記段間整合回路の周波数特性と2段目の前記トランジスタの周波数特性を合成した周波数特性、および、2段目以降の前記段間整合回路の各周波数特性と3段目以降前記トランジスタの各周波数特性を各々合成した周波数特性、の全体が合成された周波数特性によって与えられる
ことを特徴とするマイクロ波・ミリ波帯増幅回路。 - 請求項1において、
前記ハイパス特性を有する整合回路は、直列に接続された容量素子と、グランドに接続された伝送線路により構成されている
ことを特徴とするマイクロ波、ミリ波帯増幅回路。 - )
請求項1において、
前記ハイパス特性を有する整合回路は、直列に接続された容量素子と、グランドに接続されたスパイラルインダクタにより構成されている
ことを特徴とするマイクロ波、ミリ波帯増幅回路。 - 請求項1において、
前記増幅回路の入力端子と出力端子は、任意の特性インピーダンス値に整合させている
ことを特徴とするマイクロ波、ミリ波帯増幅回路。 - 請求項1において、
前記増幅回路は、入力整合回路と、3段の前記トランジスタと、前記各トランジスタの段間を接続する2つの段間整合回路と、出力整合回路を備えている
ことを特徴とするマイクロ波・ミリ波帯増幅回路。 - 請求項10において、
前記出力整合回路はハイパス型であり、そのカットオフ周波数が前記整合回路のカットオフ周波数よりもさらに小さい
ことを特徴とするマイクロ波・ミリ波帯増幅回路。 - 請求項2において、
前記バンドパス型周波数特性は、1dB利得変動帯域が、比帯域表示で20%を超えている
ことを特徴とするマイクロ波・ミリ波帯増幅回路。 - 請求項3において、
前記バンドパス型周波数特性は、1dB利得変動帯域が、比帯域表示で20%を超えている
ことを特徴とするマイクロ波・ミリ波帯増幅回路。 - 同じ種類のプロセスで製造された複数のトランジスタと、前記複数のトランジスタを縦続接続する複数の整合回路とを備えた増幅回路であって、
前記複数のトランジスタの最高発振周波数は、各々異なり、
前記複数のトランジスタのサイズは、入力側から出力側に向かって順次大きくなり、
前記トランジスタを接続する整合回路は、各々ハイパス特性を有しており、各低域遮断周波数が入力側から出力側に向かって順次低くなるように構成されており、
該増幅回路の利得がバンドパス型周波数特性を有しており、
該バンドパス型周波数特性の高周波側の利得制限特性は前記トランジスタ自体の周波数特性に基づき実現され、低周波側の利得制限特性は前記整合回路のカットオフ周波数に基づき実現されている
ことを特徴とするマイクロ波・ミリ波帯増幅回路。 - 請求項14において、
前記増幅回路を構成する複数のトランジスタが、電界効果トランジスタであることを特徴とするマイクロ波、ミリ波帯増幅回路。 - 請求項15において、
前記増幅回路は、3段の電界効果トランジスタと、入力整合回路と、前記各トランジスタの段間を接続する2つの段間整合回路とを備えており、
前記3段のトランジスタのサイズは、入力側から出力側に向かって、大凡、1:2:3の比で順次大きくなっている
ことを特徴とするマイクロ波・ミリ波帯増幅回路。 - 請求項14において、
前記増幅回路を構成する複数のトランジスタが、バイポーラトランジスタである
ことを特徴とするマイクロ波・ミリ波帯増幅回路。 - 発振器と送信系回路部及び受信系回路部を備え、
前記送信系回路部、送信用ミキサの出力を増幅して送信アンテナに送る送信用増幅器を有しており、
前記送信用増幅器は、
複数のトランジスタと、前記複数のトランジスタを縦続接続する複数の整合回路とを備えた増幅回路であって、
前記複数のトランジスタの最高発振周波数は、各々異なり、
前記複数のトランジスタのサイズは、入力側から出力側に向かって順次大きくなり、
前記トランジスタを接続する整合回路は、各々ハイパス特性を有しており、各低域遮断周波数が入力側から出力側に向かって順次低くなるように構成されており、
該増幅回路の利得がバンドパス型周波数特性を有しており、
該バンドパス型周波数特性の高周波側の利得制限特性は前記トランジスタ自体の周波数特性に基づき実現され、低周波側の利得制限特性は前記整合回路のカットオフ周波数に基づき実現されている
ことを特徴とするミリ波無線機。 - 請求項18において、
前記バンドパス型周波数特性は、最終段の前記トランジスタの最高発振周波数と前記出力側の整合回路の最小のカットオフ周波数の範囲内で、実質的に平坦な利得特性を有しており、
前記バンドパス型周波数特性の前記利得特性の上限側の特性は、前記複数のトランジスタの周波数特性と前記複数の整合回路の周波数特性を合成した、周波数特性によって与えられる
ことを特徴とするミリ波無線機。 - 請求項18において、
一枚の誘電体基板の表面に送信用増幅器、受信用低雑音増幅器及びこれらを接続する回路パターンが形成され、該誘電体基板の裏面側に、前記送信用増幅器に接続された送信アンテナ及び前記受信用低雑音増幅器に接続された受信アンテナのアンテナパターンが形成されている
ことを特徴とするミリ波無線機。
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