JP2016184856A

JP2016184856A - 周波数帯域合成増幅器

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Publication number: JP2016184856A
Application number: JP2015064058A
Authority: JP
Inventors: 知大水谷; Tomohiro Mizutani
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2015-03-26
Filing date: 2015-03-26
Publication date: 2016-10-20
Anticipated expiration: 2035-03-26
Also published as: JP6330706B2

Abstract

【課題】周波数帯域合成増幅器において、並列接続される増幅器の利得低下を抑制するとともに、帯域合成される周波数での周波数スイープへの追従性を良くした周波数帯域合成増幅器を得ることを目的とする。
【解決手段】高周波分配器１３と入力側の高域バンドパスフィルタ９および低域バンドパスフィルタ１０の間にサーキュレータ５、６を配置することにより、高域バンドパスフィルタ９および低域バンドパスフィルタ１０の反射電力をサーキュレータ５、６で抽出する。さらに、高域バンドパスフィルタ９および低域バンドパスフィルタ１０と高域増幅器３および低域増幅器４の間に、高周波合成器１５、１６をそれぞれ配置する。
【選択図】図１

Description

この発明は、周波数帯域の異なる複数の増幅器を並列に接続し、周波数帯域を合成する周波数帯域合成増幅器に関する。

近年、レーダ装置によって得られる観測データの高分解能化に伴い、レーダ装置から送受信する周波数の広帯域化が図られている。しかしながらレーダ装置の送信用の高出力増幅器は、広帯域な増幅器の実現が困難である。このため既存の狭帯域な増幅器を複数個並べて周波数帯域合成により広帯域化する（例えば特許文献１参照）。

従来の周波数帯域合成増幅器は、低域増幅器と高域増幅器を並列配置し、低域から高域の任意の周波数を入力すると自動選択または外部からの制御信号により所望の増幅器が選択される。

この所望の増幅器の自動選択の一例として、合成器および分配器を使用して帯域の異なる増幅器を並列接続する方式がある。この方式は並列回路の接続切換のための特別な制御信号を必要としない利点がある。
また、制御信号による選択の一例として、スイッチを使用して帯域の異なる増幅器を並列接続し、制御信号にてスイッチの接続を所望の増幅器に切換える方式が提唱されている。周波数帯域合成の際は入力周波数に応じてスイッチを切替える制御信号が必要となる。

特開平１０−１６３８１３号公報

しかしながら、従来の周波数帯域合成増幅器は次のような問題点があった。
まず、合成器および分配器を使用する方式は、合成器と分配器の損失が合計６ｄＢであるため、周波数帯域合成増幅器の利得が周波数帯域合成しない増幅器の利得と比べて６ｄＢ低下するという問題があった。

また、スイッチを使用する方式は、特に高耐電力スイッチの切替速度が数μｓと遅いため、帯域合成される周波数で周波数遷移する周波数スイープを行う場合、遷移する周波数への追従が困難であった。

この発明は係る課題を解決するためになされたものであって、並列接続される増幅器の利得低下を抑制するとともに、帯域合成される周波数での周波数スイープへの追従性を良くした周波数帯域合成増幅器を得ることを目的とする。

この発明による周波数帯域合成増幅器は、高周波の入力信号を分配する分配器と、上記分配器から分配した入力信号が入力する第１の入力側サーキュレータと、上記第１の入力側サーキュレータに接続された入力側高域バンドパスフィルタと、上記入力側高域バンドパスフィルタに接続された第１の入力側合成器と、上記第１の入力側合成器に接続され、高域の入力信号を増幅する高域増幅器と、上記高域増幅器に接続され、上記高域増幅器の出力を分配する第１の出力側分配器と、上記第１の出力側分配器から分配した信号が入力する出力側高域バンドパスフィルタと、上記分配器から分配した入力信号が入力する第２の入力側サーキュレータと、上記第２の入力側サーキュレータに接続された入力側低域バンドパスフィルタと、上記入力側低域バンドパスフィルタに接続された第２の入力側合成器と、上記第２の入力側合成器に接続され、低域の入力信号を増幅する低域増幅器と、上記低域増幅器に接続され、上記低域増幅器の出力を分配する第２の出力側分配器と、上記第２の出力側分配器から分配した信号が入力する出力側低域バンドパスフィルタと、上記出力側高域バンドパスフィルタの出力を出力側に出力し、上記第２の出力側分配器の出力を上記出力側高域バンドパスフィルタに出力する第１の出力側サーキュレータと、上記出力側低域バンドパスフィルタの出力を出力側に出力し、上記第１の出力側分配器の出力を上記出力側低域バンドパスフィルタに出力する第２の出力側サーキュレータと、上記第１の出力側サーキュレータと第２の出力側サーキュレータの出力を合成する合成器とを備えたものである。

また、高周波の入力信号に接続された入力側サーキュレータと、上記入力側サーキュレータを通過した信号における高域の信号を増幅する高域増幅器と、上記入力側サーキュレータを通過した信号においてＯＦＦ時の高域増幅器で反射された低域の信号を増幅する低域増幅器と、上記高域増幅器により増幅された高域の信号をＯＦＦ時の低域増幅器での反射を介してまたは上記低域増幅器により増幅された低域の信号を出力する出力側サーキュレータを備えた周波数帯域合成増幅器であっても良い。

この発明によれば、増幅器の利得低下を抑制するとともに、帯域合成される周波数での周波数スイープへの追従性を良くすることができる。

実施の形態１による周波数帯域合成増幅器の構成を示す図である。実施の形態１による周波数帯域合成増幅器による高域増幅器の通過特性と高域増幅器の通過特性を示す図である。実施の形態１による周波数帯域合成増幅器による高周波入力端子と高周波出力端子の間の通過特性を示す図である。実施の形態２による周波数帯域合成増幅器の構成を示す図である。実施の形態３による周波数帯域合成増幅器の構成を示す図である。実施の形態４による周波数帯域合成増幅器の構成を示す図である。

実施の形態１．
図１は、この発明に係る実施の形態１による周波数帯域合成増幅器の構成を示す図である。図１において、実施の形態１による周波数帯域合成増幅器は、高周波入力端子１、高周波出力端子２、高域増幅器３、低域増幅器４、サーキュレータ５、サーキュレータ６、サーキュレータ７、サーキュレータ８、高域バンドパスフィルタ９、低域バンドパスフィルタ１０、高域バンドパスフィルタ１１、低域バンドパスフィルタ１２、高周波分配器１３、高周波合成器１４、高周波合成器１５、高周波合成器１６、高周波分配器１７、高周波分配器１８を備えて構成される。高域バンドパスフィルタ９、低域バンドパスフィルタ１０は入力側バンドパスフィルタであり、高域バンドパスフィルタ１１、低域バンドパスフィルタ１２は出力側バンドパスフィルタである。高周波入力端子１は、マイクロ波、ミリ波等の高周波信号が入力される。高周波出力端子２は、マイクロ波、ミリ波等の高周波信号が出力される。

高周波分配器１３、１７、１８は、それぞれ１つの入力端子と複数の出力端子から構成される。高周波合成器１４、１５、１６は、それぞれ複数の入力端子と１つの出力端子から構成される。図１の例では、高周波分配器１３、１７、１８の出力端子はそれぞれ２つであり、高周波合成器１４、１５、１６の入力端子はそれぞれ２つである。

また、図１の例において、サーキュレータ５、６は、それぞれ入力端子、出力端子、入出力端子を有している。サーキュレータ７、８は、それぞれ入力端子、出力端子、入出力端子を有している。

高周波入力端子１は、高周波分配器１３の入力端子に接続される。高周波分配器１３は、入力端子から入力される高周波信号をそれぞれの出力端子に分配する。図１の高周波分配器１３は２分配している。図１において、高周波分配器１３の一方の出力端子はサーキュレータ５の入力端子に接続される。高周波分配器１３の他方の出力端子はサーキュレータ６の入力端子に接続される。

サーキュレータ５の出力端子は高域バンドパスフィルタ９の入力に接続される。高域バンドパスフィルタ９の出力は高周波合成器１５の一方の入力端子に接続される。サーキュレータ５の入出力端子は高周波合成器１６の一方の入力端子に接続される。サーキュレータ６の出力端子は高周波合成器１５の他方の入力に接続される。サーキュレータ６の入出力端子は高域バンドパスフィルタ１０の入力に接続される。高域バンドパスフィルタ１０の出力は高周波合成器１６の他方の入力端子に接続される。

高周波合成器１５の出力端子は、高域増幅器３の入力段に接続される。高周波合成器１６の出力端子は、低域増幅器４の入力段に接続される。高域増幅器３の出力段は高周波分配器１７の入力端子に接続される。高域増幅器４の出力段は高周波分配器１８の入力端子に接続される。

高周波分配器１７の一方の出力端子は高域バンドパスフィルタ１１の入力に接続される。高域バンドパスフィルタ１１の出力はサーキュレータ７の入出力端子に接続される。高周波分配器１７の他方の出力端子はサーキュレータ８の入力端子に接続される。高周波分配器１８の一方の出力端子はサーキュレータ７の一方の入力端子に接続される。高周波分配器１８の他方の出力端子は高域バンドパスフィルタ１２の入力に接続される。高域バンドパスフィルタ１２の出力はサーキュレータ８の入出力端子に接続される。サーキュレータ７の出力端子は高周波合成器１４の一方の入力端子に接続される。サーキュレータ８の出力端子は高周波合成器１４の他方の入力端子に接続される。高周波合成器１４の出力端子は高周波出力端子２に接続される。

次に、実施の形態１による周波数帯域合成増幅器の動作について説明する。
高周波入力端子１は、低域と高域を有する広帯域な高周波信号が入力される。入力された高周波信号は高周波分配器１３の入力端子に入力される。図１において、点線にて低域動作時の高周波信号の流れを示す。

高周波分配器１３の一方の出力端子からサーキュレータ５の入力端子に入力された高周波信号は、サーキュレータ５の入出力端子を通過した後、高域の高周波信号のみが高域バンドパスフィルタ９を通過し、その低域の高周波信号は高域バンドパスフィルタ９で反射する。高域バンドパスフィルタ９にて反射した低域の高周波信号はサーキュレータ５の入出力端子を通り、その出力端子から高周波合成器１６の一方の入力端子に入る。高域バンドパスフィルタ９を通過した高域の高周波信号は、高周波合成器１５の一方の入力端子に入る。

高周波分配器１３の他方の出力端子からサーキュレータ６の入力端子に入力された高周波信号は、サーキュレータ６の入出力端子を通過した後、低域の高周波信号のみが低域バンドパスフィルタ１０を通過し、その高域の高周波信号は低域バンドパスフィルタ１０で反射する。低域バンドパスフィルタ１０にて反射した低域の高周波信号はサーキュレータ６の入出力端子を通り、その出力端子から高周波合成器１５の他方の入力端子に入る。低域バンドパスフィルタ１０を通過した低域の高周波信号は、高周波合成器１６の他方の入力端子に入る。

高周波合成器１５は、一方の入力端子に入力した高域の高周波信号と他方の入力端子に入力した高域の高周波信号を合成し、高域増幅器３に出力する。高域増幅器３は、入力した高域の高周波信号を増幅した後、高周波分配器１７の入力端子に入力する。

高周波合成器１６は、一方の入力端子に入力した低域の高周波信号と他方の入力端子に入力した低域の高周波信号を合成し、高域増幅器４に出力する。高域増幅器４は、入力した低域の高周波信号を増幅した後、高周波分配器１８の入力端子に入力する。

高周波分配器１７は、入力端子から入力した高域の高周波信号を一方の出力端子と他方の出力端子に分配する。高周波分配器１８は、入力端子から入力した低域の高周波信号を一方の出力端子と他方の出力端子に分配する。高周波分配器１７の一方の出力端子は、高域増幅器３が増幅した高域の高周波信号を高域バンドパスフィルタ１１に入力する。高周波分配器１７の他方の出力端子は、高域増幅器３が増幅した高域の高周波信号を、サーキュレータ８の入力端子を介してその入出力端子から低域バンドパスフィルタ１２に向かう。高周波分配器１８の一方の出力端子は、低域増幅器４が増幅した低域の高周波信号を、サーキュレータ７の入力端子を介して入出力端子から高域バンドパスフィルタ１１に向かう。高周波分配器１８の他方の出力端子は、低域増幅器４が増幅した低域の高周波信号を低域バンドパスフィルタ１２に入力する。

高域バンドパスフィルタ１１を通過した高域の高周波信号は、サーキュレータ７の入出力端子からその出力端子を介して高周波合成器１４の一方の入力端子に入力する。低域バンドパスフィルタ１２を通過した高域の高周波信号は、サーキュレータ８の入出力端子からその出力端子を介して高周波合成器１４の他方の入力端子に入力する。

サーキュレータ７の入出力端子を通り、サーキュレータ７から高域バンドパスフィルタ１１に向かった低域の高周波信号は、高域バンドパスフィルタ１１で反射して再びサーキュレータ７の入出力端子からその出力端子を通り、高周波合成器１４の一方の入力端子に入力する。
サーキュレータ８の入出力端子を通り、サーキュレータ８から低域バンドパスフィルタ１２に向かった高域の高周波信号は、低域バンドパスフィルタ１２で反射して再びサーキュレータ８の入出力端子からその出力端子を通り、高周波合成器１４の他方の入力端子に入力する。

高周波合成器１４の一方の入力端子に、サーキュレータ７から入力した高域の高周波信号および低域の高周波信号は、高周波合成器１４の出力端子から高周波出力端子２に出力される。高周波合成器１４の他方の入力端子に、サーキュレータ８から入力した低域の高周波信号および高域の高周波信号は、高周波合成器１４の出力端子から高周波出力端子２に出力される。

このように実施の形態１による周波数帯域合成増幅器は、高周波分配器１３と入力側の高域バンドパスフィルタ９および低域バンドパスフィルタ１０の間にサーキュレータ５、６を配置することにより、高域バンドパスフィルタ９および低域バンドパスフィルタ１０の反射電力をサーキュレータ５、６で抽出する。さらに、高域バンドパスフィルタ９および低域バンドパスフィルタ１０と高域増幅器３および低域増幅器４の間に、高周波合成器１５、１６をそれぞれ配置することにより、サーキュレータ５、６で抽出した高域バンドパスフィルタ９および低域バンドパスフィルタ１０の反射電力を、高域バンドパスフィルタ９および低域バンドパスフィルタ１０を通過した電力に対して再び合成する。

また、高域増幅器３および低域増幅器４と、その出力側の高域バンドパスフィルタ１１および低域バンドパスフィルタ１２の間に、高周波分配器１７および高周波分配器１８を配置することで、高域増幅器３および低域増幅器４の出力を分配する。
さらに、高域バンドパスフィルタ１１および低域バンドパスフィルタ１２と高周波合成器１４の間に、サーキュレータ７、８を配置することにより、高域バンドパスフィルタ１１および低域バンドパスフィルタ１２における反射電力は、サーキュレータ７、８を通過し、再び高周波合成器１４で合成する。
かくして、周波数帯域合成器増幅器における合成器と分配器間の損失を抑制し、周波数帯域合成器増幅器の利得低下を抑えることができる。

実施の形態１による周波数帯域合成増幅器の通過特性を説明する。図２は、高域増幅器３の通過特性と低域増幅器４の通過特性を示す図であって、横軸は周波数、縦軸は信号レベル（ｄＢ）を示し、高域増幅器３の増幅利得の通過特性は右側、低域増幅器４の増幅利得の通過特性は左側に示している。図３は、高周波入力端子１と高周波出力端子２の間の増幅利得の通過特性を示す図であって、横軸は周波数、縦軸は信号レベル（ｄＢ）を示している。

図２、３に示す通り、実施の形態１による周波数帯域合成増幅器は、高域増幅器３の増幅利得の通過特性が平坦となる領域と低域増幅器４の増幅利得の通過特性が平坦となる領域を包含し、広帯域な増幅利得を得ている。

以上説明した通り、実施の形態１による周波数帯域合成増幅器は、入力信号を分配する分配器１３と、上記分配器１３から分配した入力信号が入力する第１の入力側サーキュレータ５と、上記第１の入力側サーキュレータ５に接続された入力側高域バンドパスフィルタ９と、上記入力側高域バンドパスフィルタ９に接続された第１の入力側合成器１５と、上記第１の入力側合成器１５に接続され、高域の入力信号を増幅する高域増幅器３と、上記高域増幅器３に接続され、上記高域増幅器３の出力を分配する第１の出力側分配器１７と、上記第１の出力側分配器１７から分配した信号が入力する出力側高域バンドパスフィルタ１１と、上記分配器１３から分配した入力信号が入力する第２の入力側サーキュレータ６と、上記第２の入力側サーキュレータ６に接続された入力側低域バンドパスフィルタ１０と、上記入力側低域バンドパスフィルタ１０に接続された第２の入力側合成器１６と、上記第２の入力側合成器１６に接続され、低域の入力信号を増幅する低域増幅器４と、上記低域増幅器４に接続され、上記低域増幅器４の出力を分配する第２の出力側分配器１８と、上記第２の出力側分配器１８から分配した信号が入力する出力側低域バンドパスフィルタ１２と、上記出力側高域バンドパスフィルタ１２の出力を出力側に出力し、上記第２の出力側分配器１８の出力を上記出力側高域バンドパスフィルタ１１に出力する第１の出力側サーキュレータ７と、上記出力側低域バンドパスフィルタ１２の出力を出力側に出力し、上記第１の出力側分配器１７の出力を上記出力側低域バンドパスフィルタ１２に出力する第２の出力側サーキュレータ８と、上記第１の出力側サーキュレータ７と第２の出力側サーキュレータ８の出力を合成する合成器１４を備えたことを特徴とする。

これによって、高域増幅器３の増幅利得の通過特性が平坦となる領域と低域増幅器４の増幅利得の通過特性が平坦となる領域を包含することでより広帯域な増幅利得を得て、周波数帯域合成増幅器全体の利得低下を抑制することができる。また、高周波入力端子と高周波出力端子の間で高域増幅器３と低域増幅器４を並列接続するスイッチが不要となる。このため入力周波数に応じ制御信号にてスイッチの接続を切換え、高周波入力端子と高周波出力端子間で、高域増幅器３もしくは低域増幅器４の何れか一方との接続を交互に切換える必要がないので、帯域合成される周波数での周波数スイープへの追従性を良くすることができる。

実施の形態２．
図４は、この発明に係る実施の形態２による周波数帯域合成増幅器の構成を示す図である。図４において、実施の形態２による周波数帯域合成増幅器は、高周波入力端子１、高周波出力端子２、高域増幅器３、低域増幅器４、サーキュレータ５、サーキュレータ６から構成される。サーキュレータ５は、入力端子と２つの入出力端子を有している。サーキュレータ６は、２つの入力端子と出力端子を有している。高周波入力端子１は、サーキュレータ５の入力端子に接続される。サーキュレータ５の２つの入出力端子はそれぞれ高域増幅器３と低域増幅器４に接続される。高域増幅器３の出力はサーキュレータ６の一方の入力端子に接続され、低域増幅器４の出力はサーキュレータ６の他方の入力端子に接続される。サーキュレータ６の出力端子は高周波出力端子２に接続される。

次に、実施の形態２による周波数帯域合成増幅器の動作について説明する。
サーキュレータ５は、高周波入力端子１から入力される高周波信号を、サーキュレータ５の入出力端子を通過した後、高域の高周波信号のみが高域増幅器３がＯＮ時に増幅され、その低域の高周波信号は高域増幅器３がＯＦＦ時に反射する。ＯＦＦ時の高域増幅器３にて反射した低域の高周波信号はサーキュレータ５の入出力端子を通り、その出力端子から低域増幅器４の入力端子に入る。ＯＮ時の高域増幅器３で増幅された高域の高周波信号は、サーキュレータ６の入力端子に入る。

また、サーキュレータ６の入出力端子を通過した後、高域の高周波信号のみが低域増幅器４がＯＦＦ時に反射され、その低域の高周波信号は低域増幅器４がＯＮ時に増幅する。ＯＦＦ時の低域増幅器４にて反射した低域の高周波信号はサーキュレータ６の入出力端子を通り、高周波出力端子２に出力する。ＯＮ時の低域増幅器４で増幅された低域の高周波信号は、サーキュレータ６の入出力端子を通り、高周波出力端子２に出力する。

このように実施の形態２による周波数帯域合成増幅器は、高周波の入力信号を出力する入力側サーキュレータ５と、上記入力側サーキュレータ５から出力された信号における高域の高周波信号を増幅する高域増幅器３と、上記入力側サーキュレータ５から出力された他方の信号における低域の高周波信号を増幅する低域増幅器４と、上記高域増幅器３により増幅された高域の高周波信号または上記低域増幅器４により増幅された低域の高周波信号を出力する出力側サーキュレータ６とを備え、上記低域増幅器４は、上記高域増幅器３で反射し、上記入力側サーキュレータ５を介して入力した低域の高周波信号を増幅し、上記高域増幅器３は、上記低域増幅器４で反射し、上記入力側サーキュレータ６を介して出力した低域の高周波信号を増幅することを特徴とする。

これによって、高域増幅器３と低域増幅器４において、それぞれのゲートをスイッチ動作（ＯＮ／ＯＦＦ）させ、その高速の切替速度（数ｎｓ）を利用することで、周波数スイープへの追従を可能にすることができる。また、実施の形態１において図２と図３に示したような利得の広帯域合成が可能となる。

なお、高域増幅器３と低域増幅器４の反射、アイソレーション、および耐電力が良好でないと、それぞれの増幅器の利得低下が避けられない。このためアイソレーション、および耐電力が良好な増幅器を選択することが必要となる。

実施の形態３．
図５は、この発明に係る実施の形態３による周波数帯域合成増幅器の構成を示す図である。図５において、実施の形態３による周波数帯域合成増幅器は、高周波入力端子１、高周波出力端子２、高域増幅器３、低域増幅器４、サーキュレータ５、サーキュレータ６、高域バンドパスフィルタ９、低域バンドパスフィルタ１０を備えて構成される。高周波入力端子１は、マイクロ波、ミリ波等の高周波信号が入力される。高周波出力端子２は、マイクロ波、ミリ波等の高周波信号が出力される。

サーキュレータ５は、入力端子と２つの入出力端子を有している。サーキュレータ６は、２つの入力端子と出力端子を有している。高周波入力端子１は、サーキュレータ５の入力端子に接続される。サーキュレータ５の２つの入出力端子はそれぞれ高域バンドパスフィルタ９と低域増幅器４に接続される。高域増幅器３の出力はサーキュレータ６の一方の入力端子に接続され、低域増幅器４の出力は低域バンドパスフィルタ１０に接続される。低域バンドパスフィルタ１０はサーキュレータ６の他方の入力端子に接続される。サーキュレータ６の出力端子は高周波出力端子２に接続される。

次に、実施の形態３による周波数帯域合成増幅器の動作について説明する。
サーキュレータ５は、高周波入力端子１から入力される高周波信号を、入出力端子に出力する。高域バンドパスフィルタ９は、サーキュレータ５の一方の入出力端子から出力された高域の高周波信号のみを通過し、高域増幅器３に入力する。高域増幅器３は、高域バンドパスフィルタ９を通過した高域の高周波信号を増幅し、増幅した信号をサーキュレータ６の一方の入出力端子に入力する。低域増幅器４は、高域バンドパスフィルタ９で反射され、サーキュレータ５の他方の入出力端子から出力された低域の高周波信号を増幅する。低域バンドパスフィルタ１０は、低域増幅器４から出力される低域の高周波信号のみをサーキュレータ６の他方の入出力端子に入力する。サーキュレータ６は、高域増幅器３の出力が低域バンドパスフィルタ１０で反射され再びサーキュレータ６に入力された高域の高周波信号と、低域バンドパスフィルタ１０の低域の高周波信号出力を、それぞれ高周波出力端子２に出力する。

また、高域バンドパスフィルタ９は、サーキュレータ５の一方の入出力端子から出力された低域の高周波信号を反射し、サーキュレータ５を経て低域増幅器４に入力する。低域増幅器４は、サーキュレータ５の他方の入出力端子から出力された低域の高周波信号を増幅し、バンドパスフィルタ１０を経てサーキュレータ６に入力する。

このように実施の形態３による周波数帯域合成増幅器は、高周波の入力信号を出力する入力側サーキュレータ５と、上記入力側サーキュレータ５から出力された一方の信号における高域の高周波信号のみを通過する高域バンドパスフィルタ９と、上記高域バンドパスフィルタ９を通過した高域の高周波信号を増幅する高域増幅器３と、上記入力側サーキュレータ５から出力された他方の信号における低域の高周波信号を増幅する低域増幅器４と、上記高域増幅器３により増幅された高域の高周波信号または上記低域増幅器４により増幅された低域の高周波信号を出力する出力側サーキュレータ６を備え、上記高域増幅器３は、上記入力側サーキュレータ５を介して入力した高域の高周波信号を増幅し、上記低域増幅器４は、上記高域バンドパスフィルタ９で反射し、上記入力側サーキュレータ５を介して入力した低域の高周波信号を増幅することを特徴とする。

これによって、高域増幅器３と低域増幅器４において、それぞれのゲートをスイッチ動作させなくても、周波数スイープへの追従を可能にすることができる。
また、実施の形態１において図２と図３に示したような利得の広帯域合成が可能となる。
さらに、実施の形態２の周波数帯域合成増幅器において、高域増幅器３とサーキュレータ５の間に高域バンドパスフィルタ９を、低域増幅器４とサーキュレータ６の間に低域バンドパスフィルタ１０を追加することで、増幅器の反射、アイソレーション、耐電力が良好でなくとも増幅器の利得低下を避けることができるという点で、より有利な効果が得られる。

実施の形態４．
図６は、この発明に係る実施の形態４による周波数帯域合成増幅器の構成を示す図である。図６において、実施の形態４による周波数帯域合成増幅器は、高周波入力端子１、高周波出力端子２、高域増幅器３、低域増幅器４、サーキュレータ５、サーキュレータ６、高域バンドパスフィルタ９，１１、低域バンドパスフィルタ１０，１２を備えて構成される。高周波入力端子１は、マイクロ波、ミリ波等の高周波信号が入力される。高周波出力端子２は、マイクロ波、ミリ波等の高周波信号が出力される。

サーキュレータ５は、入力端子と２つの入出力端子を有している。サーキュレータ６は、２つの入力端子と出力端子を有している。高周波入力端子１は、サーキュレータ５の入力端子に接続される。サーキュレータ５の２つの入出力端子はそれぞれ高域バンドパスフィルタ９と低域バンドパスフィルタ１２に接続される。高域バンドパスフィルタ９の出力は高域増幅器３に接続される。低域バンドパスフィルタ１２の出力は低域増幅器４に接続される。高域増幅器３の出力は高域バンドパスフィルタ１１に接続される。低域増幅器４の出力は低域バンドパスフィルタ１０に接続される。高域バンドパスフィルタ１１の出力はサーキュレータ６の一方の入力端子に接続され、低域バンドパスフィルタ１０の出力はサーキュレータ６の他方の入力端子に接続される。サーキュレータ６の出力端子は高周波出力端子２に接続される。

次に、実施の形態４による周波数帯域合成増幅器の動作について説明する。
サーキュレータ５は、高周波入力端子１から入力される高周波信号を、入出力端子に出力する。高域バンドパスフィルタ９は、サーキュレータ５の一方の入出力端子から出力された高域の高周波信号のみを通過し、高域増幅器３に入力する。高域増幅器３は、高域バンドパスフィルタ９を通過した高域の高周波信号を増幅し、増幅した信号を高域バンドパスフィルタ１１に入力する。高域バンドパスフィルタ１１は、高域増幅器３にて増幅された高域の高周波信号のみを通過し、サーキュレータ６の一方の入出力端子に入力する。

低域バンドパスフィルタ１２は、高域バンドパスフィルタ９で反射され、サーキュレータ５の他方の入出力端子から出力された低域の高周波信号のみを通過し、低域増幅器４に入力する。低域増幅器４は、低域バンドパスフィルタ１２を通過した低域の高周波信号を増幅し、増幅した信号を低域バンドパスフィルタ１０に入力する。低域バンドパスフィルタ１０は、低域増幅器４から出力される低域の高周波信号のみをサーキュレータ６の他方の入出力端子に入力する。サーキュレータ６は、高域バンドパスフィルタ１１の出力が低域バンドパスフィルタ１０で反射され再びサーキュレータ６に入力された高域の高周波信号と、低域バンドパスフィルタ１０の低域の高周波信号出力を、それぞれ高周波出力端子２に出力する。

また、高域バンドパスフィルタ９は、サーキュレータ５の一方の入出力端子から出力された低域の高周波信号を反射し、サーキュレータ５を経て低域バンドパスフィルタ１２および低域増幅器４に入力する。低域バンドパスフィルタ１２は、サーキュレータ５の他方の入出力端子から出力された高域の高周波信号を通過し、低域増幅器４およびバンドパスフィルタ１０を経てサーキュレータ６に入力する。

このように実施の形態４による周波数帯域合成増幅器は、高周波の入力信号を出力する入力側サーキュレータ５と、上記入力側サーキュレータ５から分配された一方の信号における高域の信号のみを通過する入力側高域バンドパスフィルタ９と、上記入力側サーキュレータ５から入力された他方の信号における低域の信号のみを通過する入力側低域バンドパスフィルタ１２と、上記入力側高域バンドパスフィルタ９を通過した高域の信号を増幅する高域増幅器３と、上記入力側低域バンドパスフィルタ９を通過した低域の信号を増幅する低域増幅器４と、上記高域増幅器３により増幅した高域の信号のみを通過する出力側高域バンドパスフィルタ１１と、上記低域増幅器４により増幅した低域の信号のみを通過する出力側低域バンドパスフィルタ１０と、上記出力側高域バンドパスフィルタ１１の出力信号または上記出力側低域バンドパスフィルタ１０の出力信号を出力する出力側サーキュレータ６を備え、上記入力側サーキュレータ５は、上記入力側高域バンドパスフィルタ９で反射し、上記入力側サーキュレータ５を介して入力した低域の信号を入力側低域バンドパスフィルタ１２に出力し、上記入力側サーキュレータ５を介して入力した高域の信号を入力側高域バンドパスフィルタ９に出力することを特徴とする。

これによって、高域増幅器３と低域増幅器４において、それぞれのゲートをスイッチ動作させなくても、周波数スイープへの追従を可能にすることができる。
また、実施の形態１において図２と図３に示したような利得の広帯域合成が可能となる。
さらに、実施の形態４の周波数帯域合成増幅器において、高域増幅器３とサーキュレータ５の間に高域バンドパスフィルタ９を追加し、高域増幅器３とサーキュレータ６の間に高域バンドパスフィルタ１１を追加し、低域増幅器４とサーキュレータ５の間に低域バンドパスフィルタ１２を追加し、低域増幅器４とサーキュレータ６の間に低域バンドパスフィルタ１０を追加している。かくして、増幅器の反射、アイソレーション、耐電力が良好でなくとも増幅器の利得低下を避けることができるという点で、より有利な効果が得られる。

なお、本書で記載した低域増幅器、低域バンドパスフィルタと高域増幅器、高域バンドパスフィルタの配置を入れ替えてもよい。

すなわち、低周波の入力信号に接続された入力側サーキュレータと、上記入力側サーキュレータを通過した信号における低域の信号を増幅する低域増幅器と、上記入力側サーキュレータを通過した信号においてＯＦＦ時の低域増幅器で反射された高域の信号を増幅する高域増幅器と、上記低域増幅器により増幅された低域の信号をＯＦＦ時の高域増幅器での反射を介してまたは上記高域増幅器により増幅された高域の信号を出力する出力側サーキュレータと、を備えた周波数帯域合成増幅器であっても良い。

また、低周波の入力信号に接続された入力側サーキュレータと、上記入力側サーキュレータを通過した信号における低域の信号のみを通過する低域バンドパスフィルタと、上記低域バンドパスフィルタを通過した低域の信号を増幅する低域増幅器と、上記入力側サーキュレータを通過した信号において低域バンドパスフィルタで反射された高域の信号を増幅する高域増幅器と、上記低域増幅器により増幅された低域の信号を高域バンドパスフィルタでの反射を介してまたは上記高域増幅器により増幅された高域の信号を、高域バンドパスフィルタを介して出力する出力側サーキュレータと、を備えた周波数帯域合成増幅器であっても良い。

また、低周波の入力信号に接続された入力側サーキュレータと、上記入力側サーキュレータを通過した信号における低域の信号のみを通過する入力側低域バンドパスフィルタと、上記入力側サーキュレータを通過した信号において入力側低域バンドパスフィルタで反射された高域の信号のみを通過する入力側高域バンドパスフィルタと、上記入力側低域バンドパスフィルタを通過した低域の信号を増幅する低域増幅器と、上記入力側高域バンドパスフィルタを通過した高域の信号を増幅する高域増幅器と、上記低域増幅器により増幅した低域の信号のみを通過する出力側低域バンドパスフィルタと、上記高域増幅器により増幅した高域の信号のみを通過する出力側高域バンドパスフィルタと、上記出力側低域バンドパスフィルタの出力信号を高域バンドパスフィルタでの反射を介してまたは上記出力側高域バンドパスフィルタの出力信号を、高域バンドパスフィルタを介して出力する出力側サーキュレータと、を備えた周波数帯域合成増幅器であっても良い。

１高周波入力端子、２高周波出力端子、３高域増幅器、４低域増幅器、５サーキュレータ、６サーキュレータ、７サーキュレータ、８サーキュレータ、９高域バンドパスフィルタ、１０低域バンドパスフィルタ、１１高域バンドパスフィルタ、１２低域バンドパスフィルタ、１３高周波分配器、１４高周波合成器、１５高周波合成器、１６高周波合成器、１７高周波分配器、１８高周波分配器。

Claims

高周波の入力信号を分配する分配器と、
上記分配器から分配した入力信号が入力する第１の入力側サーキュレータと、
上記第１の入力側サーキュレータに接続された入力側高域バンドパスフィルタと、
上記入力側高域バンドパスフィルタに接続された第１の入力側合成器と、
上記第１の入力側合成器に接続され、高域の入力信号を増幅する高域増幅器と、
上記高域増幅器に接続され、上記高域増幅器の出力を分配する第１の出力側分配器と、
上記第１の出力側分配器から分配した信号が入力する出力側高域バンドパスフィルタと、
上記分配器から分配した入力信号が入力する第２の入力側サーキュレータと、
上記第２の入力側サーキュレータに接続された入力側低域バンドパスフィルタと、
上記入力側低域バンドパスフィルタに接続された第２の入力側合成器と、
上記第２の入力側合成器に接続され、低域の入力信号を増幅する低域増幅器と、
上記低域増幅器に接続され、上記低域増幅器の出力を分配する第２の出力側分配器と、
上記第２の出力側分配器から分配した信号が入力する出力側低域バンドパスフィルタと、
上記出力側高域バンドパスフィルタの出力を出力側に出力し、上記第２の出力側分配器の出力を上記出力側高域バンドパスフィルタに出力する第１の出力側サーキュレータと、
上記出力側低域バンドパスフィルタの出力を出力側に出力し、上記第１の出力側分配器の出力を上記出力側低域バンドパスフィルタに出力する第２の出力側サーキュレータと、
上記第１の出力側サーキュレータと第２の出力側サーキュレータの出力を合成する合成器と、
を備えた周波数帯域合成増幅器。
高周波の入力信号に接続された入力側サーキュレータと、
上記入力側サーキュレータを通過した信号における高域の信号を増幅する高域増幅器と、
上記入力側サーキュレータを通過した信号においてＯＦＦ時の高域増幅器で反射された低域の信号を増幅する低域増幅器と、
上記高域増幅器により増幅された高域の信号をＯＦＦ時の低域増幅器での反射を介してまたは上記低域増幅器により増幅された低域の信号を出力する出力側サーキュレータと、
を備えた周波数帯域合成増幅器。
高周波の入力信号に接続された入力側サーキュレータと、
上記入力側サーキュレータを通過した信号における高域の信号のみを通過する高域バンドパスフィルタと、
上記高域バンドパスフィルタを通過した高域の信号を増幅する高域増幅器と、
上記入力側サーキュレータを通過した信号において高域バンドパスフィルタで反射された低域の信号を増幅する低域増幅器と、
上記高域増幅器により増幅された高域の信号を低域バンドパスフィルタでの反射を介してまたは上記低域増幅器により増幅された低域の信号を、低域バンドパスフィルタを介して出力する出力側サーキュレータと、
を備えた周波数帯域合成増幅器。
高周波の入力信号に接続された入力側サーキュレータと、
上記入力側サーキュレータを通過した信号における高域の信号のみを通過する入力側高域バンドパスフィルタと、
上記入力側サーキュレータを通過した信号において入力側高域バンドパスフィルタで反射された低域の信号のみを通過する入力側低域バンドパスフィルタと、
上記入力側高域バンドパスフィルタを通過した高域の信号を増幅する高域増幅器と、
上記入力側低域バンドパスフィルタを通過した低域の信号を増幅する低域増幅器と、
上記高域増幅器により増幅した高域の信号のみを通過する出力側高域バンドパスフィルタと、
上記低域増幅器により増幅した低域の信号のみを通過する出力側低域バンドパスフィルタと、
上記出力側高域バンドパスフィルタの出力信号を低域バンドパスフィルタでの反射を介してまたは上記出力側低域バンドパスフィルタの出力信号を、低域バンドパスフィルタを介して出力する出力側サーキュレータと、
を備えた周波数帯域合成増幅器。
低周波の入力信号に接続された入力側サーキュレータと、
上記入力側サーキュレータを通過した信号における低域の信号を増幅する低域増幅器と、
上記入力側サーキュレータを通過した信号においてＯＦＦ時の低域増幅器で反射された高域の信号を増幅する高域増幅器と、
上記低域増幅器により増幅された低域の信号をＯＦＦ時の高域増幅器での反射を介してまたは上記高域増幅器により増幅された高域の信号を出力する出力側サーキュレータと、
を備えた周波数帯域合成増幅器。
低周波の入力信号に接続された入力側サーキュレータと、
上記入力側サーキュレータを通過した信号における低域の信号のみを通過する低域バンドパスフィルタと、
上記低域バンドパスフィルタを通過した低域の信号を増幅する低域増幅器と、
上記入力側サーキュレータを通過した信号において低域バンドパスフィルタで反射された高域の信号を増幅する高域増幅器と、
上記低域増幅器により増幅された低域の信号を高域バンドパスフィルタでの反射を介してまたは上記高域増幅器により増幅された高域の信号を、高域バンドパスフィルタを介して出力する出力側サーキュレータと、
を備えた周波数帯域合成増幅器。
低周波の入力信号に接続された入力側サーキュレータと、
上記入力側サーキュレータを通過した信号における低域の信号のみを通過する入力側低域バンドパスフィルタと、
上記入力側サーキュレータを通過した信号において入力側低域バンドパスフィルタで反射された高域の信号のみを通過する入力側高域バンドパスフィルタと、
上記入力側低域バンドパスフィルタを通過した低域の信号を増幅する低域増幅器と、
上記入力側高域バンドパスフィルタを通過した高域の信号を増幅する高域増幅器と、
上記低域増幅器により増幅した低域の信号のみを通過する出力側低域バンドパスフィルタと、
上記高域増幅器により増幅した高域の信号のみを通過する出力側高域バンドパスフィルタと、
上記出力側低域バンドパスフィルタの出力信号を高域バンドパスフィルタでの反射を介してまたは上記出力側高域バンドパスフィルタの出力信号を、高域バンドパスフィルタを介して出力する出力側サーキュレータと、
を備えた周波数帯域合成増幅器。