JP2639122B2 - Power amplifier - Google Patents
Power amplifierInfo
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- JP2639122B2 JP2639122B2 JP1220860A JP22086089A JP2639122B2 JP 2639122 B2 JP2639122 B2 JP 2639122B2 JP 1220860 A JP1220860 A JP 1220860A JP 22086089 A JP22086089 A JP 22086089A JP 2639122 B2 JP2639122 B2 JP 2639122B2
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Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明はマイクロ波帯およびミリ波帯で用いられる
電力増幅器に関するものである。Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to a power amplifier used in a microwave band and a millimeter wave band.
［従来の技術］ 例えば，特開昭60−18007号公報に示された従来の電
力増幅器について次に説明する。第３図は，電力増幅器
として概略構成図であり，入力端子（１），電力分配器
（２），複数の半導体増幅器（３），電力合成器
（４），および，出力端子（５）から構成されている。
このような電力増幅器の動作原理は，入力端子（１）に
印加されたマイクロ波電力が電力分配器（２）において
出力電力および位相が均一に分配され，分配されたマイ
クロ波電力の各々が複数の半導体増幅器（３）の各々で
増幅され，増幅されたマイクロ波電力が電力合成器
（４）で合成され，出力端子（５）から出力されるもの
である。また，特開昭60−18007号公報に開示されてい
る上記電力分配器（２）の構造は大別すると２種類であ
り，これらを第４図および第５図に示す。なお，電力分
配器（２）は入力と出力を逆にして電力合成器（４）と
して用いることが可能であり，ここでは電力分配器
（２）について説明する。[Prior Art] For example, the following describes a conventional power amplifier disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 60-18007. FIG. 3 is a schematic diagram showing a configuration of a power amplifier, which includes an input terminal (1), a power divider (2), a plurality of semiconductor amplifiers (3), a power combiner (4), and an output terminal (5). It is configured.
The operating principle of such a power amplifier is that the microwave power applied to the input terminal (1) is uniformly distributed in the output power and phase in the power distributor (2), and each of the distributed microwave powers has a plurality of powers. Are amplified by each of the semiconductor amplifiers (3), (3), and the amplified microwave power is combined by the power combiner (4) and output from the output terminal (5). The structure of the power distributor (2) disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 60-18007 is roughly classified into two types, which are shown in FIGS. 4 and 5. The power divider (2) can be used as a power combiner (4) by reversing the input and output, and the power divider (2) will be described here.
第４図は上記電力分配器（２）の一方の例を示す構成
図であり，第４図（ａ）は上面図，第４図（ｂ）は側面
図，第４図（ｃ）は断面図である。図において，（1a）
は同軸形入力端子，（6a）〜（6h）はリツジ分岐路，
（7a）〜（7h）は出力導波管，（8a）〜（8h）および
（9a）〜（9h）はリツジ分岐路（6a）〜（6h）の両側に
形成された傾斜部，（10）は同軸形入力端子（1a）の内
導体，（11）は内導体（10）の下端部周辺に設けられた
空間部でありリツジ分岐路（6a）〜（6h）および出力導
波管（7a）〜（7h）は内導体（10）の接続点を中心とし
て内導体（10）に垂直な面上に放射状に設けられてい
る。この形状の電力分配器（２）においては，同軸型入
力端子（1a）から入力されたマイクロ波電力は内導体
（10）に同軸モードで伝搬し，空間部（11）において一
旦ラジアルモードに変換され，さらに傾斜部（8a）〜
（8h）で滑らかにリツジ線路モードに変換されてリツジ
分岐路（6a）〜（6h）を伝搬し，再び傾斜部（9a）〜
（9h）で滑らかに導波管モードに変換されて出力導波管
（7a）〜（7h）に導かれる。なお，空間部（11）を設け
ずに，直接リツジ分岐路（6a）〜（6h）を内導体（10）
の接続点を中心として内導体（10）に垂直な面上に放射
状に設ける場合も同様である。FIG. 4 is a configuration diagram showing one example of the power distributor (2). FIG. 4 (a) is a top view, FIG. 4 (b) is a side view, and FIG. 4 (c) is a cross section. FIG. In the figure, (1a)
Is a coaxial input terminal, (6a) to (6h) are ridge branch circuits,
(7a) to (7h) are output waveguides, (8a) to (8h) and (9a) to (9h) are inclined portions formed on both sides of the ridge branch (6a) to (6h). ) Is the inner conductor of the coaxial input terminal (1a), (11) is a space provided around the lower end of the inner conductor (10), and the ridge branch paths (6a) to (6h) and the output waveguide ( 7a) to (7h) are provided radially on a plane perpendicular to the inner conductor (10) with the connection point of the inner conductor (10) as the center. In the power distributor (2) of this shape, the microwave power input from the coaxial input terminal (1a) propagates in the inner conductor (10) in the coaxial mode, and is once converted to the radial mode in the space (11). And the slope (8a) ~
At (8h), the mode is smoothly converted to the ridge line mode, and propagates along the ridge branch paths (6a) to (6h).
At (9h), the mode is smoothly converted to the waveguide mode and guided to the output waveguides (7a) to (7h). The ridge branch (6a) to (6h) can be directly connected to the inner conductor (10) without the space (11).
The same applies to the case where the connection point is provided radially on a plane perpendicular to the inner conductor (10) with the connection point as the center.
第５図は上記電力分配器（２）の他方の例を示す構成
図であり，第５図（ａ）は上面図，第５図（ｂ）は側面
図，第５図（ｃ）は断面図である。図において，（1a）
は同軸形入力端子，（12）は内導体（10）を中心とする
円筒空間，（7a）〜（7h）は出力導波管であり，出力導
波管（7a）〜（7h）は内導体（10）の接続点を中心とし
て内導体（10）に垂直な面上に円筒空間（12）を介して
放射状に設けられている。この形状は電力分配器（２）
においては，同軸形入力端子（1a）から入力されたマイ
クロ波電力は内導体（10）を同軸モードで伝搬し，円筒
空間（12）において一旦ラジアルモードに変換され，円
筒空間（12）を介して均一に設けられた出力導波管（7
a）〜（7h）により導波管モードに変換されて直接電力
分配を行うものである。なお，同軸モードからラジアル
モードへの変換部での高次モードの発生を低減するため
に円筒空間（12）を偏平にし，出力導波管（7a）〜（7
h）との間をテーパを設けて接続した場合も同様であ
る。FIG. 5 is a block diagram showing another example of the power distributor (2). FIG. 5 (a) is a top view, FIG. 5 (b) is a side view, and FIG. 5 (c) is a cross section. FIG. In the figure, (1a)
Is a coaxial input terminal, (12) is a cylindrical space around the inner conductor (10), (7a) to (7h) are output waveguides, and output waveguides (7a) to (7h) are inner Radially provided through a cylindrical space (12) on a plane perpendicular to the inner conductor (10) with the connection point of the conductor (10) as the center. This shape is a power distributor (2)
In, the microwave power input from the coaxial input terminal (1a) propagates in the inner conductor (10) in the coaxial mode, is once converted to the radial mode in the cylindrical space (12), and passes through the cylindrical space (12). Output waveguide (7
a) to (7h), which are converted into the waveguide mode to perform direct power distribution. The cylindrical space (12) is flattened in order to reduce the occurrence of higher-order modes in the converter from coaxial mode to radial mode, and the output waveguides (7a) to (7
The same applies to the case where a connection is made with a taper between h).
従って，これらの電力分配器（２）によれば，導波管
を用いラジアルモード形で構成しているため,Xバンド以
上のマイクロ波帯においても不要高次モードによる影響
が少なく，広帯域にわたって同位相，同一振幅かつ低損
失で電力分配することができる。さらに，上記電力分配
器（２）の出力導波管（7a）〜（7h）の後段に個別に半
導体増幅器（３）を設け，その後段に同種あるいは異種
の形状の電力合成器（４）を接続することにより電力増
幅器を構成することができる。なお，通常半導体増幅器
（３）の入出力端子は同軸線路あるいはマイクロストリ
ツプ線路で構成されるため，上記電力増幅器の構成にお
いては，電力分配器（２）および電力合成器（４）と半
導体増幅器（３）との接続部に導波管と同軸線路あるい
はマイクロストリツプ線路との交換部が必要となる。Therefore, according to these power dividers (2), since they are constructed in a radial mode using a waveguide, the influence of unnecessary higher-order modes is small even in the microwave band of X band or more, and the same effect is obtained over a wide band. Power can be distributed with a phase, the same amplitude, and a low loss. Further, a semiconductor amplifier (3) is separately provided at a subsequent stage of the output waveguides (7a) to (7h) of the power distributor (2), and a power combiner (4) of the same or different shape is provided at a subsequent stage. By connecting, a power amplifier can be configured. Since the input / output terminals of the semiconductor amplifier (3) are usually constituted by a coaxial line or a microstrip line, in the configuration of the power amplifier, the power distributor (2) and the power combiner (4) are connected to the semiconductor device. An exchange part between the waveguide and the coaxial line or the microstrip line is required at the connection part with the amplifier (3).
また，第６図は特開昭60−18007号公報に開示された
電力分配器（２）または電力合成器（４）と半導体増幅
器（３）を一体化した場合の構成を示す説明図であり，
ここでは電力分配器（２）と半導体増幅器（３）を一体
化した場合を示す。第６図（ａ）は構成断面図，第６図
（ｂ）は半導体増幅器（３）の構成図である。図におい
て，（1a），（6a）〜（6h），（8a）〜（8h），（1
0），（11）は第４図に示したものと同一のものであ
り，（13）は半導体増幅器（３）を構成する誘電帯基
板，（14）は誘電帯基板（13）に形成されたマイクロス
トリツプ線路である。ここで，電力分配器（２）の構成
は上記第４図に示したものとおおむね同様であるが，傾
斜部（9a）〜（9h）は存在せず，その代わりに半導体増
幅器（３）がリツジ分岐路（6a）〜（6h）の外側端部に
その入力端子となるマイクロストリツプ線路（14）の一
端を接触させるようにして直接接続されており，リツジ
分岐路（6a）〜（6h）で均一に分配されたマイクロ波電
力は直接半導体増幅器（３）に導かれ増幅される。な
お，上記の半導体増幅器（３）の出力端子に上記同様の
形状の電力合成器を直接的に接続するか，または，第４
図あるいは第５図に示した形状の電力合成器を変換部を
介して接続することにより電力増幅器を構成することが
でき，小型化できる。FIG. 6 is an explanatory diagram showing a configuration in a case where a power distributor (2) or a power combiner (4) and a semiconductor amplifier (3) disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 60-18007 are integrated. ,
Here, a case is shown in which the power distributor (2) and the semiconductor amplifier (3) are integrated. FIG. 6 (a) is a sectional view of the configuration, and FIG. 6 (b) is a configuration diagram of the semiconductor amplifier (3). In the figure, (1a), (6a) to (6h), (8a) to (8h), (1
0) and (11) are the same as those shown in FIG. 4, (13) is formed on the dielectric band substrate (13) constituting the semiconductor amplifier (3), and (14) is formed on the dielectric band substrate (13). Microstrip line. Here, the configuration of the power distributor (2) is substantially the same as that shown in FIG. 4 except that the inclined portions (9a) to (9h) do not exist, and the semiconductor amplifier (3) is replaced by a semiconductor amplifier (3). It is directly connected to the outer end of the ridge branch (6a) to (6h) such that one end of the microstrip line (14) serving as the input terminal thereof is in contact with the ridge branch (6a) to (6h). The microwave power uniformly distributed in 6h) is directly guided to the semiconductor amplifier (3) and amplified. A power combiner having the same shape as that described above is directly connected to the output terminal of the semiconductor amplifier (3), or
By connecting a power combiner having the shape shown in FIG. 5 or FIG. 5 via a converter, a power amplifier can be formed and the size can be reduced.
［発明が解決しようとする課題］ 上記のような従来の電力増幅器では，通常半導体増幅
器（３）の入出力端子は同軸線路あるいはマイクロスト
リツプ線路で構成されるため，電力分配器（２）および
電力合成器（４）と半導体増幅器（３）との接続部に導
波管と同軸線路あるいはマイクロストリツプ線路との変
換部が必要となり，構造が大型となると共に変換部での
反射特性の劣化および損失の増加が生じるという問題点
があつた。また，これらの問題点を解決すべく半導体増
幅器（３）と少なくとも電力分配器（２）または電力合
成器（４）の何れか一方とを一体化した構成の電力増幅
器も示されたが，空間部やリツジ分岐路があるため十分
な小型化が図られていなかつた。さらに，何れにおいて
も電力分配器（２）の出力端子間あるいは電力合成器
（４）の入力端子間のアイソレーシヨンを得る対策が施
されておらず，半導体増幅器の１つが故障するなどの原
因により電力分配器（２）の１つの出力端子に大きな反
射波が生じた場合，他の出力端子にその反射波が漏洩し
て分配特性に悪影響を与えるという問題点もあつた。[Problems to be Solved by the Invention] In the conventional power amplifier as described above, since the input / output terminals of the semiconductor amplifier (3) are usually formed of coaxial lines or microstrip lines, the power divider (2) In addition, a connecting portion between the power combiner (4) and the semiconductor amplifier (3) requires a converter for converting the waveguide into a coaxial line or a microstrip line, which increases the size of the structure and the reflection characteristics at the converter. However, there is a problem that deterioration of the device and an increase in loss occur. In order to solve these problems, a power amplifier having a configuration in which the semiconductor amplifier (3) and at least one of the power distributor (2) and the power combiner (4) is integrated has been described. Due to the presence of sections and ridge branch roads, sufficient miniaturization has not been achieved. Further, in any case, no measure is taken to obtain isolation between the output terminals of the power divider (2) or between the input terminals of the power combiner (4), and one of the semiconductor amplifiers may fail. As a result, when a large reflected wave is generated at one output terminal of the power divider (2), the reflected wave leaks to another output terminal and adversely affects the distribution characteristics.
この発明は，かかる問題点を解決するためになされた
ものであり，変換部が少なく小型で低損失な電力増幅器
を提供することを目的としている。さらに，電力分配器
の出力端子間あるいは電力合成器の入力端子間のアイソ
レーシヨンが得られる電力増幅器を提供することをも目
的としている。The present invention has been made to solve such a problem, and an object of the present invention is to provide a small and low-loss power amplifier having a small number of conversion units. It is another object of the present invention to provide a power amplifier capable of obtaining isolation between output terminals of a power divider or between input terminals of a power combiner.
［課題を解決するための手段］ この発明に係わる電力増幅器においては，同軸形入力
端子と，上記同軸形入力端子が接続され，この同軸形入
力端子との接続点から放射状に形成されたマイクロスト
リップ線路あるいはストリップ線路より構成された電力
分配器と，上記電力分配器の各出力端にそれぞれ接続さ
れた半導体増幅器と，上記電力分配器の各出力端間にそ
れぞれ接続された第１の抵抗素子と，上記半導体増幅器
の各出力端間にそれぞれ接続された第２の抵抗素子と，
上記電力分配器と半導体増幅器にその一方の面を対向さ
せて設けられた第１の導体板と，上記第１の導体板と電
力分配器および半導体増幅器をその内部に包み込む形状
で上記同軸形入力端子の外導体に接続させて設けられた
第２の導体板とから形成され，上記第１の導体板の上記
一方の面の側の上記半導体増幅器の各出力端部に設けら
れた隔壁により分割され，上記それぞれの半導体増幅器
の出力が入力される個別導波管部と，上記第２の導体板
を上記第１の導体板の他方の面の側に折り曲げ，上記個
別導波管部に続けて上記第１の導体板の他方の面の側に
折り返す形状で設けられたラジアルモードが伝搬するラ
ジアルモード導波管路とを有し，上記半導体増幅器の出
力を合成する電力合成器と，その外導体が上記第２の導
体板に接続され，上記電力合成器の合成電力を出力する
同軸形出力端子とを備えた構成としたものである。[Means for Solving the Problems] In a power amplifier according to the present invention, a coaxial input terminal is connected to the coaxial input terminal, and a microstrip radially formed from a connection point with the coaxial input terminal. A power divider composed of a line or a stripline, a semiconductor amplifier connected to each output terminal of the power divider, and a first resistive element connected between each output terminal of the power divider. A second resistive element connected between each output terminal of the semiconductor amplifier,
A first conductor plate provided with the one side facing the power divider and the semiconductor amplifier, and the coaxial input having a shape enclosing the first conductor plate, the power divider and the semiconductor amplifier therein. A second conductor plate provided to be connected to the outer conductor of the terminal, and divided by a partition provided at each output end of the semiconductor amplifier on the one surface side of the first conductor plate. Then, the individual waveguide section to which the output of each of the semiconductor amplifiers is input and the second conductor plate are bent toward the other surface of the first conductor plate, and are connected to the individual waveguide section. A power combiner for combining the output of the semiconductor amplifier, the power combiner having a radial mode waveguide provided in a shape folded back on the other surface side of the first conductor plate to propagate a radial mode; An outer conductor is connected to the second conductor plate, And outputs the combined power of the serial power combiner is obtained by a structure in which a coaxial output terminal.
［作用］ 上記のように構成された電力増幅器においては，電力
合成器が電力分配器と半導体増幅器にその一方の面を対
向させて設けられた第１の導体板と，上記第１の導体板
と電力分配器および半導体増幅器をその内部に包み込む
形状で同軸形入力端子の外導体に接続させて設けられた
第２の導体板とから形成され，上記第１の導体板の上記
一方の面の側の上記半導体増幅器の各出力端部に設けら
れた隔壁により分割され，上記それぞれの半導体増幅器
の出力が入力される個別導波管部と，上記第２の導体板
を上記第１の導体板の他方の面の側に折り曲げ，上記個
別導波管路に続けて上記第１の導体板の他方の面の側に
折り返す形状で設けられたラジアルモードが伝搬するラ
ジアルモード導波管部とを有し，上記半導体増幅器の出
力を合成するよう構成されているため，導波管による小
型の電力合成器を実現でき，小型にして低損失な電力増
幅器を得られる。また，電力分配器の各出力端間にそれ
ぞれ第１の抵抗素子を接触し，半導体増幅器の各出力端
間にそれぞれ第２の抵抗素子を接続したので，反射波な
どによる不平衡電流成分が抵抗素子に流れて中和され，
アイソレーション特性を良好にし，半導体増幅器の不具
合時にも使用可能にする。[Operation] In the power amplifier configured as described above, the power combiner includes a first conductor plate provided with the power distributor and the semiconductor amplifier with one surface thereof opposed to the first conductor plate. And a second conductor plate provided to be connected to the outer conductor of the coaxial input terminal in a shape enclosing the power distributor and the semiconductor amplifier therein, and the second conductor plate provided on the one surface of the first conductor plate. A separate waveguide section to which the output of each of the semiconductor amplifiers is input, divided by a partition wall provided at each output end of the semiconductor amplifier on the side, and the second conductor plate is connected to the first conductor plate And a radial mode waveguide portion provided in a shape folded back to the other surface side of the first conductor plate following the individual waveguide path and continuing the individual waveguide path. And combine the outputs of the semiconductor amplifiers. With such a configuration, a compact power combiner using a waveguide can be realized, and a compact and low-loss power amplifier can be obtained. Also, since the first resistance element is contacted between the output terminals of the power divider and the second resistance element is connected between the output terminals of the semiconductor amplifier, an unbalanced current component due to a reflected wave or the like is generated. Neutralized by flowing into the element,
The isolation characteristics are improved, and it can be used even when the semiconductor amplifier is defective.
［実施例］ 第１図はこの発明の電力増幅器の一実施例を示す構成
図であり，第１図（ａ）は縦断面図，第１図（ｂ）は第
１図（ａ）のＡ−Ａにおける断面図である。なお，実施
例においても従来例と同様に８分配の場合を例示して説
明する。図において（1a）は同軸形入力端子，（10）は
同軸形入力端子（1a）の内導体，（２）は内導体（10）
の接続点から放射状に形成されたマイクロストリツプ線
路より構成された電力分配器，（４）は導波管より成る
電力合成器，（15）は電力分配器（２）を構成する誘電
体基板，（16）は誘電体基板（15）の面上に内導体（1
0）の接続点から放射状に形成された電力分配器（２）
を構成するマイクロストリツプ線路の中心導体，（3a）
〜（3h）は半導体増幅器，（17a）〜（17h）はそれぞれ
半導体増幅器（3a）〜（3h）のマイクロストリツプ線路
形式の入力端子，（18a）〜（18h）はそれぞれ半導体増
幅器（3a）〜（3h）のマイクロストリツプ線路形式の出
力端子，（19a）〜（19h）はマイクロストリツプ線路形
式の出力端子（18a）〜（18h）にそれぞれ接続されたス
テツプ状インピーダンス変成器，（20）はステツプ状イ
ンピーダンス変成器（19a）〜（19h）とともに半導体増
幅器（3a）〜（3h）の出力のマイクロストリツプモード
を導波管のTE10モードに変換するための隔壁，（21）は
電力合成器（４）を構成する第１の導体板，（22）は電
力合成器（４）を構成する第２の導体板，（5a）は同軸
形出力端子，（23）は同軸形出力端子（5a）の内導体，
（24）は第１の導体板（21）の中心部に設けられ，第１
の導体板（21）と内導体（23）とに接続された円錐状金
属ブロツク，（25）は電力分配器（２）の各出力端子間
に接続された抵抗素子，（26）は半導体増幅器（3a）〜
（3h）の各出力端子間に接続された抵抗素子である。こ
こで電力分配器（２）を構成するマイクロストリツプ線
路のそれぞれの中心導体（16）は図示のようにテーパ状
に形成されており，インピーダンス変換器をも兼ねてい
て半導体増幅器（3a）〜（3h）の入力インピーダンスと
整合が取られている。半導体増幅器（3a）〜（3h）は，
入力端子（17a）〜（17h）および出力端子（18a）〜（1
8h）はマイクロストリツプ線路形式であり，電力分配器
（２）の各出力端子には直接接続されており，電力合成
器（４）へはステツプ状インピーダンス変成器（19a）
〜（19h）を介して接続されている。電力合成器（４）
は入力端が隔壁（20）と第１の導体板（21）および第２
の導体板（22）によつて形成されたTE10モードが励振さ
れる個別の導波管となつており，これらの個別の導波管
に続いて第１の導体板（21）に対して反対側に折り返す
形で第１の導体板（21）および第２の導体板（22）によ
つて形成されたラジアルモードが伝搬する導波管が設け
られた構成となつている。電力合成器（４）の第２の導
体板（22）は図示のように一端は同軸形出力端子（5a）
の外導体と接続され，他端は同軸形入力端子（1a）の外
導体とも接続されている。また，第２の導体板（22）は
電力分配器（２）を構成するマイクロストリツプ線路の
地導体を兼ねている。さらに，第２の導体板（22）には
半導体増幅器（3a）〜（3h）が機械的に接触させて固定
されている。[Embodiment] FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of a power amplifier according to the present invention. FIG. 1 (a) is a longitudinal sectional view, and FIG. 1 (b) is A in FIG. 1 (a). It is sectional drawing in -A. Note that, also in the embodiment, a case of eight distributions will be exemplified and described similarly to the conventional example. In the figure, (1a) is the coaxial input terminal, (10) is the inner conductor of the coaxial input terminal (1a), (2) is the inner conductor (10)
, A power divider composed of microstrip lines formed radially from the connection point, (4) is a power combiner composed of a waveguide, and (15) is a dielectric material constituting the power distributor (2). Substrate, (16) is the inner conductor (1) on the surface of the dielectric substrate (15).
Power distributor (2) formed radially from the connection point of (0)
Center conductor of the microstrip line that composes (3a)
(3a) to (3h) are semiconductor amplifiers, (17a) to (17h) are microstrip line input terminals of semiconductor amplifiers (3a) to (3h), and (18a) to (18h) are semiconductor amplifiers (3a ) To (3h) microstrip line type output terminals, (19a) to (19h) are microstrip line type output terminals (18a) to (18h) connected to step-shaped impedance transformers, respectively. , (20) the step-like impedance transformer (19a) ~ (19h) together with the semiconductor amplifier (3a) ~ (3h) of the output of the microstrip bulkhead for converting the up mode to TE 10 mode of the waveguide, (21) is a first conductor plate constituting the power combiner (4), (22) is a second conductor plate constituting the power combiner (4), (5a) is a coaxial output terminal, (23) Is the inner conductor of the coaxial output terminal (5a),
(24) is provided at the center of the first conductor plate (21),
A conical metal block connected to the conductor plate (21) and the inner conductor (23), (25) a resistive element connected between each output terminal of the power distributor (2), and (26) a semiconductor amplifier (3a) ~
(3h) Resistive elements connected between the output terminals. Here, the center conductor (16) of each of the microstrip lines constituting the power divider (2) is formed in a tapered shape as shown in the figure, and also serves as an impedance converter, so that the semiconductor amplifier (3a) (3h) is matched with the input impedance. Semiconductor amplifiers (3a) to (3h)
Input terminals (17a) to (17h) and output terminals (18a) to (1
8h) is a microstrip line type, which is directly connected to each output terminal of the power divider (2), and a step-like impedance transformer (19a) to the power combiner (4).
~ (19h) connected. Power combiner (4)
The input ends are the partition (20), the first conductor plate (21) and the second
Of which the conductive plate (22) to be by connexion formed the TE 10 mode is summer and a separate waveguide to be excited, the first conductive plate Following these individual waveguide (21) A configuration is provided in which a waveguide that propagates in a radial mode formed by the first conductor plate (21) and the second conductor plate (22) is provided so as to be folded to the opposite side. One end of the second conductor plate (22) of the power combiner (4) is a coaxial output terminal (5a) as shown in the figure.
The other end is also connected to the outer conductor of the coaxial input terminal (1a). The second conductor plate (22) also serves as a ground conductor of the microstrip line constituting the power distributor (2). Further, semiconductor amplifiers (3a) to (3h) are fixed to the second conductor plate (22) by mechanical contact.
上記のように構成された電力増幅器においては，同軸
形入力端子（1a）から入力されたマイクロ波電力は内導
体（10）を同軸モードで伝搬し，内導体（10）の接続点
からラジアルモードに変換されて放射状に形成された電
力分配器（２）を構成するマイクロストリツプ線路のそ
れぞれの中心導体（16）に沿って伝搬し，電力分配器
（２）の各出力端子に等振幅，同位相で分配される。分
配されたマイクロ波電力はそれぞれ半導体増幅器（3a）
〜（3h）で増幅され，ステツプ状インピーダンス変成器
（19a）〜（19h）と隔壁（20）よつて半導体増幅器（3
a）〜（3h）の出力のマイクロストリツプモードは導波
管のTE10モードに変換されて隔壁（20）で区切られた個
別の導波管を経由し，これらの個別の導波管に続く第１
の導体板（21）および第２の導体板（22）によつて形成
された導波管でラジアルモードに変換されて中心部に向
かつて伝搬し，合成されたマイクロ波電力は円錐状金属
ブロツク（24）によつてスムースに同軸モードに変換さ
れて内導体（23）を伝搬し，同軸形出力端子（5a）から
出力される。なお，ここで通常は電力分配器（２）の各
出力端子および半導体増幅器（3a）〜（3h）の各出力端
子では同電位であり，電力分配器（２）の各出力端子間
に接続された抵抗素子（25）および半導体増幅器（3a）
〜（3h）の各出力端子間に接続された抵抗素子（26）に
は電流は流れない。しかしながら，半導体増幅器（3a）
〜（3h）の何れかが故障もしくは劣化して大きな反射波
が出力端子に戻ってくると，各出力端子は同電位ではな
くなり，不平衡電流成分が抵抗素子（25）または抵抗素
子（26）に流れて中和される。このように，抵抗素子
（25）および抵抗素子（26）は半導体増幅器（3a）〜
（3h）からの反射波による特性劣化を抑制するように作
用する。In the power amplifier configured as described above, the microwave power input from the coaxial input terminal (1a) propagates in the inner conductor (10) in the coaxial mode, and from the connection point of the inner conductor (10) to the radial mode. Is propagated along each central conductor (16) of the microstrip line constituting the radially formed power divider (2), and is applied to each output terminal of the power divider (2) with equal amplitude. , Are distributed in phase. The distributed microwave power is a semiconductor amplifier (3a)
To (3h) and the semiconductor amplifier (3a) by the step-like impedance transformers (19a) to (19h) and the partition (20).
a) The output microstrip flop mode of ~ (3h) is via the individual waveguides separated by being converted to TE 10 mode of the waveguide partition wall (20), these individual waveguides The first following
Is converted into a radial mode by the waveguide formed by the conductor plate (21) and the second conductor plate (22) and propagates toward the center, and the combined microwave power is conical metal block. The signal is smoothly converted to coaxial mode by (24), propagates through the inner conductor (23), and is output from the coaxial output terminal (5a). Here, normally, each output terminal of the power divider (2) and each output terminal of the semiconductor amplifiers (3a) to (3h) have the same potential, and are connected between each output terminal of the power divider (2). Resistive element (25) and semiconductor amplifier (3a)
No current flows through the resistance element (26) connected between the output terminals (1) to (3h). However, semiconductor amplifier (3a)
If any of (3) to (3h) fails or deteriorates and large reflected waves return to the output terminals, the output terminals are no longer at the same potential, and the unbalanced current component is reduced by the resistance element (25) or the resistance element (26). To be neutralized. Thus, the resistance element (25) and the resistance element (26) correspond to the semiconductor amplifier (3a) to
It acts to suppress the characteristic deterioration due to the reflected wave from (3h).
以上説明したことから，この電力増幅器においては，
次のような効果を奏する。As described above, in this power amplifier,
The following effects are obtained.
（イ）電力分配器（２）をマイクロストリツプ線路で構
成したので小型である。(A) Since the power distributor (2) is constituted by a microstrip line, it is compact.
（ロ）電力分配器（２）を構成するマイクロストリツプ
線路の中心導体（16）をテーパ状に形成し，半導体増幅
器の入力インピーダンスとの整合をも取っているので，
入力端子がマイクロストリツプ線路形式の半導体増幅器
との整合性がよく，容易に直接接続できるため変換器が
不要であり，小型化されると共に反射特性の劣化および
損失の増加がなくなる。(B) Since the center conductor (16) of the microstrip line constituting the power distributor (2) is formed in a tapered shape, and matching with the input impedance of the semiconductor amplifier is taken,
The input terminal has good matching with the microstrip line type semiconductor amplifier, and can be directly connected easily, so that a converter is not required, and the size is reduced and the reflection characteristics are not deteriorated and the loss is not increased.
（ハ）電力合成器（４）を導波管形で構成したため低損
失であり，増幅したマイクロ波電力に対して高い合成効
率が得られる。(C) Since the power combiner (4) is configured as a waveguide, the loss is low, and a high combining efficiency is obtained with respect to the amplified microwave power.
（ニ）電力合成器（４）は導波管形であるが，隔壁（2
0）で区切つて個別の導波管を形成し，個別の導波管に
続けて第１の導体板（21）に対して反対側に折り返す形
で第１の導体板（21）および第２の導体板（22）によつ
て形成した導波管を設けた構成としているため，従来の
導波管形に比べ小型である。(D) The power combiner (4) is a waveguide type,
0) to form individual waveguides, and the first conductor plate (21) and the second waveguide are folded back to the opposite side of the first conductor plate (21) following the individual waveguides. Since it has a configuration in which a waveguide formed by the conductor plate (22) is provided, it is smaller than a conventional waveguide type.
（ホ）電力分配器（２）および電力合成器（４）共にラ
ジアルモードを用いているため広帯域である。(E) Since both the power distributor (2) and the power combiner (4) use the radial mode, the bandwidth is wide.
（ヘ）電力分配器（２）および半導体増幅器（3a）〜
（3h）の各出力端子間にそれぞれ抵抗素子（25）および
抵抗素子（26）が設けられており，アイソレーシヨン特
性が良好である。(F) Power divider (2) and semiconductor amplifier (3a)-
A resistance element (25) and a resistance element (26) are provided between the output terminals of (3h), respectively, and the isolation characteristics are good.
（ト）電力合成器（４）の第２の導体板（22）は半導体
増幅器（3a）〜（3h）を機械的に接触させて固定しやす
い形状となつており，放熱板として容易に利用でき，放
熱効果が良好である。(G) The second conductor plate (22) of the power combiner (4) has a shape that makes it easy to fix the semiconductor amplifiers (3a) to (3h) by mechanical contact and is easily used as a heat sink. It has good heat dissipation effect.
第２図はこの発明の電力増幅器の他の実施例を示す構
成図であり，第２図（ａ）は縦断面図，第２図（ｂ）は
第２図（ａ）のＡ−Ａにおける断面図である。この実施
例は半導体増幅器（3a）〜（3h）として入力端子がマイ
クロストリツプ線路形式で出力端子が同軸線路形式のも
のを用いる場合についてである。なお，この実施例にお
いても従来例と同様に８分配の場合を示す。図におい
て，（27a）〜（27h）はそれぞれ半導体増幅器（3a）〜
（3h）の同軸線路形式の出力端子の内導体であり，他の
ものは第１図に示した実施例と同一のものである。ここ
で，内導体（27a）〜（27h）は隔壁（20）を非接触で貫
通させてあり，先端を湾曲させたプローブとして配置さ
れており，その他の構成は第１図に示した実施例と同一
である。この電力増幅器においては，半導体増幅器（3
a）〜（3h）の出力は内導体（27a）〜（27h）から成る
プローブによつて隔壁（20）内に同軸モードから導波管
のTE10モードに変換されて伝搬する。なお，上記以外の
この電力増幅器の動作は前記の実施例と同一であり，説
明を省略する。FIG. 2 is a block diagram showing another embodiment of the power amplifier of the present invention. FIG. 2 (a) is a longitudinal sectional view, and FIG. 2 (b) is a sectional view taken along line AA of FIG. 2 (a). It is sectional drawing. This embodiment relates to a case where the semiconductor amplifiers (3a) to (3h) have input terminals of a microstrip line type and output terminals of a coaxial line type. In this embodiment, a case of eight distributions is shown as in the conventional example. In the figure, (27a) to (27h) indicate semiconductor amplifiers (3a) to (3a), respectively.
(3h) This is the inner conductor of the coaxial line type output terminal, and the other components are the same as those of the embodiment shown in FIG. Here, the inner conductors (27a) to (27h) penetrate the partition wall (20) in a non-contact manner, are arranged as probes with curved tips, and other configurations are the same as those of the embodiment shown in FIG. Is the same as In this power amplifier, a semiconductor amplifier (3
a) ~ output propagates converted from coaxial mode to the TE 10 mode of the waveguide with the inner conductor (27a) ~ (27h) by connexion partition wall (20) within the probe consisting of (3h). The operation of the power amplifier other than the above is the same as that of the above-described embodiment, and the description is omitted.
以上のように，この電力増幅器においては，半導体増
幅器（3a）〜（3h）の同軸線路形式の出力端子の内導体
（27a）〜（27h）を同軸モードから導波管モードへの変
換器としているため，部品点数を削減でき，構成を簡略
化できる効果がある。なお，前記の実施例と同様に上記
（イ）〜（ト）に記した効果をも有する。As described above, in this power amplifier, the inner conductors (27a) to (27h) of the coaxial line type output terminals of the semiconductor amplifiers (3a) to (3h) are used as converters from the coaxial mode to the waveguide mode. Therefore, the number of parts can be reduced and the configuration can be simplified. It should be noted that, similarly to the above-described embodiment, the above-mentioned effects (a) to (g) are also obtained.
以上の実施例においては，電力分配器（２）をマイク
ロストリツプ線路で構成したものを示したが，ストリツ
プ線路で構成しても良く，上記同様の効果を有すると共
に半導体増幅器（３）の入力端子が同軸線路形式の場合
に好適であり，損失を低減できる。なお，以上の実施例
において，電力分配器（２）を構成する誘電体基板（1
5）に代えて空気層としても良い。In the above embodiment, the power distributor (2) is constituted by the microstrip line. However, the power distributor (2) may be constituted by the stripline, and the same effect as described above can be obtained. It is suitable when the input terminal is a coaxial line type, and the loss can be reduced. In the above embodiment, the dielectric substrate (1) constituting the power distributor (2) was used.
An air layer may be used instead of 5).
又，以上の実施例においては，一般的な半導体増幅器
（３）を対象として，電力分配器（２）と半導体増幅器
（３）が個別に存在する場合について説明したが，この
発明の電力増幅器では電力分配器（２）をマイクロスト
リツプ線路あるいはストリツプ線路で構成するものであ
るため，半導体増幅器（３）がMICの場合には，電力分
配器（２）と半導体増幅器（３）とを同一基板上に集積
して用いても良く，同一基板上への一体化が容易にでき
る。さらに，一体化によつて一層小型化されると共に，
生産性の向上および信頼性の向上が図れる効果がある。
なお，この場合には，電力合成器（４）の第２の導体板
（22）が電力増幅器の気密の確保を容易にする効果があ
る。Further, in the above embodiment, the case where the power distributor (2) and the semiconductor amplifier (3) are separately provided for the general semiconductor amplifier (3) has been described. When the semiconductor amplifier (3) is a MIC, the power splitter (2) and the semiconductor amplifier (3) are the same because the power splitter (2) is composed of a microstrip line or a strip line. It may be used by being integrated on a substrate, and can be easily integrated on the same substrate. In addition, the size is further reduced by the integration,
This has the effect of improving productivity and reliability.
In this case, the second conductor plate (22) of the power combiner (4) has an effect of facilitating airtightness of the power amplifier.
［発明の効果］ この発明の電力増幅器は，電力合成器を第１の導体板
の一方の面の側の半導体増幅器の各出力端部に設けられ
た隔壁により分割され，それぞれの半導体増幅器の出力
が入力される個別導波管部と，第２の導体板を上記第１
の導体板の他方の面の側に折り曲げ，上記個別導波管部
に続けて上記第１の導体板の他方の面の側に折り返す形
状で設けられたラジアルモードが伝搬するラジアルモー
ド導波管部とを有し，半導体増幅器の出力を合成するよ
う構成したので，導波管形で小型の電力合成器を実現で
き，小型にして低損失な電力増幅器を得られる効果があ
る。また，電力分配器の各出力端間にそれぞれ第１の抵
抗素子を接続し，半導体増幅器の各出力端間にそれぞれ
第２の抵抗素子を接続したので，アイソレーション特性
が良好で，半導体増幅器の不具合時にも使用可能な電力
増幅器を得られる効果がある。[Effects of the Invention] In the power amplifier according to the present invention, the power combiner is divided by the partition walls provided at each output end of the semiconductor amplifier on one side of the first conductor plate, and the output of each semiconductor amplifier is divided. And the second conductor plate to which the first waveguide
A radial mode waveguide provided in a shape bent in the shape of being bent to the other surface side of the first conductor plate and being folded back to the other surface side of the first conductor plate following the individual waveguide portion. And a configuration in which the outputs of the semiconductor amplifiers are combined, so that a small-sized waveguide-type power combiner can be realized, and a small-sized and low-loss power amplifier can be obtained. In addition, the first resistance element is connected between the output terminals of the power divider, and the second resistance element is connected between the output terminals of the semiconductor amplifier. There is an effect that a power amplifier that can be used even at the time of trouble can be obtained.
第１図はこの発明の電力増幅器の一実施例を示す構成
図，第２図はこの発明の電力増幅器の他の実施例を示す
構成図，第３図は電力増幅器の概略構成図，第４図は従
来の電力分配器の一方の例を示す構成図，第５図は従来
の電力分配器の他方の例を示す構成図，第６図は電力分
配器または電力合成器と半導体増幅器を一体化した場合
の従来の構成を示す説明図である。 図において，（１）は入力端子，（1a）は同軸形入力端
子，（２）は電力分配器，（３）および（3a）〜（3h）
は半導体増幅器，（４）は電力合成器，（５）は出力端
子，（5a）は同軸形出力端子，（6a）〜（6h）はリツジ
分岐路，（7a）〜（7h）は出力導波管，（8a）〜（8h）
および（9a）〜（9h）は傾斜部，（10）は内導体，（1
1）は空間部，（12）は円筒空間，（13）は誘電体基
板，（14）はマイクロストリツプ線路，（15）は電力分
配器（２）を構成する誘電体基板，（16）は電力分配器
（２）を構成するマイクロストリツプ線路の中心導体，
（17a）〜（17h）は半導体増幅器（3a）〜（3h）のマイ
クロストリツプ線路形式の入力端子，（18a）〜（18h）
は半導体増幅器（3a）〜（3h）のマイクロストリツプ線
路形式の出力端子，（19a）〜（19h）はステツプ状イン
ピーダンス変成器，（20）は隔壁，（21）は第１の導体
板，（22）は第２の導体板，（23）は同軸形出力端子
（5a）の内導体，（24）は円錐状金属ブロツク，（25）
（26）は抵抗素子，（27a）〜（27h）は内導体である。 なお，各図中同一符号は同一または相当部分を示す。FIG. 1 is a block diagram showing one embodiment of the power amplifier of the present invention, FIG. 2 is a block diagram showing another embodiment of the power amplifier of the present invention, FIG. 3 is a schematic block diagram of the power amplifier, FIG. FIG. 5 is a configuration diagram showing one example of a conventional power divider, FIG. 5 is a configuration diagram showing the other example of the conventional power divider, and FIG. 6 is a diagram showing a power divider or power combiner and a semiconductor amplifier integrated. FIG. 9 is an explanatory diagram showing a conventional configuration in the case of being converted. In the figure, (1) is an input terminal, (1a) is a coaxial input terminal, (2) is a power distributor, (3) and (3a) to (3h).
Is a semiconductor amplifier, (4) is a power combiner, (5) is an output terminal, (5a) is a coaxial output terminal, (6a) to (6h) are ridge branch circuits, and (7a) to (7h) are output conductors. Wave tube, (8a)-(8h)
And (9a) to (9h) are slopes, (10) is an inner conductor, (1
1) is a space, (12) is a cylindrical space, (13) is a dielectric substrate, (14) is a microstrip line, (15) is a dielectric substrate constituting a power distributor (2), (16) ) Is the center conductor of the microstrip line that constitutes the power divider (2),
(17a) to (17h) are the input terminals of the semiconductor amplifiers (3a) to (3h) in the form of microstrip lines, and (18a) to (18h)
Is a microstrip line type output terminal of semiconductor amplifiers (3a) to (3h), (19a) to (19h) are step impedance transformers, (20) is a partition, and (21) is a first conductor plate. , (22) is the second conductor plate, (23) is the inner conductor of the coaxial output terminal (5a), (24) is a conical metal block, (25)
(26) is a resistance element, and (27a) to (27h) are inner conductors. In the drawings, the same reference numerals indicate the same or corresponding parts.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭63−300605（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−14407（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−121506（ＪＰ，Ａ) ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (56) References JP-A-63-300605 (JP, A) JP-A-62-14407 (JP, A) JP-A-61-121506 (JP, A)
Claims (1)
接続され，この同軸形入力端子との接続点から放射状に
形成されたマイクロストリップ線路あるいはストリップ
線路より構成された電力分配器と，上記電力分配器の各
出力端にそれぞれ接続された半導体増幅器と，上記電力
分配器の各出力端間にそれぞれ接続された第１の抵抗素
子と，上記半導体増幅器の各出力端間にそれぞれ接続さ
れた第２の抵抗素子と，上記電力分配器と半導体増幅器
にその一方の面を対向させて設けられた第１の導体板
と，上記第１の導体板と電力分配器および半導体増幅器
をその内部に包み込む形状で上記同軸形入力端子の外導
体に接続させて設けられた第２の導体板とから形成さ
れ，上記第１の導体板の上記一方の面の側の上記半導体
増幅器の各出力端部に設けられた隔壁により分割され，
上記それぞれの半導体増幅器の出力が入力される個別導
波管部と，上記第２の導体板を上記第１の導体板の他方
の面の側に折り曲げ，上記個別導波管部に続けて上記第
１の導体板の他方の面の側に折り返す形状で設けられた
ラジアルモードが伝搬するラジアルモード導波管部とを
有し，上記半導体増幅器の出力を合成する電力合成器
と，その外導体が上記第２の導体板に接続され，上記電
力合成器の合成電力を出力する同軸形出力端子とを備え
た電力増幅器。A coaxial input terminal is connected to the coaxial input terminal, and a power divider composed of a microstrip line or a strip line formed radially from a connection point with the coaxial input terminal; A semiconductor amplifier connected to each output terminal of the power divider; a first resistance element connected between each output terminal of the power divider; and a first resistor connected to each output terminal of the semiconductor amplifier. A second conductive element, a first conductive plate provided with one surface facing the power divider and the semiconductor amplifier, and a first conductive plate, the power splitter and the semiconductor amplifier. And a second conductor plate provided in a shape wrapped around and connected to the outer conductor of the coaxial input terminal, and each output terminal of the semiconductor amplifier on the one surface side of the first conductor plate. Part Divided by the vignetting septum,
The individual waveguide portions to which the outputs of the respective semiconductor amplifiers are input, and the second conductor plate are bent toward the other surface of the first conductor plate, and the individual waveguide portions are connected to the individual waveguide portions. A power combiner having a radial mode waveguide section provided in a shape folded back on the other surface side of the first conductor plate and propagating a radial mode, and combining an output of the semiconductor amplifier; And a coaxial output terminal connected to the second conductor plate and outputting the combined power of the power combiner.
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|---|---|---|---|
| JP1220860A JP2639122B2 (en) | 1989-08-28 | 1989-08-28 | Power amplifier |
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| JPH0385003A JPH0385003A (en) | 1991-04-10 |
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Country Status (1)
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| KR101473647B1 (en) | 2014-10-13 | 2014-12-18 | 주식회사 알에프피티 | Coaxial Waveguide for Spatial Combiner |
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|---|---|---|---|---|
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- 1989-08-28 JP JP1220860A patent/JP2639122B2/en not_active Expired - Lifetime
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